Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny w Szczecinie

Wydział Informatyki - Informatyka (N1)

Sylabus przedmiotu Systemy ekspertowe:

Informacje podstawowe

Kierunek studiów Informatyka
Forma studiów studia niestacjonarne Poziom pierwszego stopnia
Tytuł zawodowy absolwenta inżynier
Obszary studiów nauk technicznych, studiów inżynierskich
Profil ogólnoakademicki
Moduł —
Przedmiot Systemy ekspertowe
Specjalność systemy komputerowe i oprogramowanie
Jednostka prowadząca Katedra Metod Sztucznej Inteligencji i Matematyki Stosowanej
Nauczyciel odpowiedzialny Joanna Kołodziejczyk <Joanna.Kolodziejczyk@zut.edu.pl>
Inni nauczyciele
ECTS (planowane) 2,0 ECTS (formy) 2,0
Forma zaliczenia zaliczenie Język polski
Blok obieralny 3 Grupa obieralna 6

Formy dydaktyczne

Forma dydaktycznaKODSemestrGodzinyECTSWagaZaliczenie
laboratoriaL7 10 1,10,38zaliczenie
wykładyW7 10 0,90,62zaliczenie

Wymagania wstępne

KODWymaganie wstępne
W-1Wiedza: Algorytmizacja i struktury danych.

Cele przedmiotu

KODCel modułu/przedmiotu
C-1Zapoznanie studenta z typami systemów ekspertowych i stosowanych sposobach reprezentacji wiedzy oraz praktycznych wykorzystaniach systemów ekspertowych.
C-2Ukształtowanie umiejętności z zakresu tworzenia programów w języku Prolog oraz tworzenia systemów ekspertowych w języku CLIPS.

Treści programowe z podziałem na formy zajęć

KODTreść programowaGodziny
laboratoria
T-L-1Wstęp do języka programowania Prolog. Przykład składni. Postawowe różnice pomiędzy programowaniem proceduralnym a deklaratywnym. Zależności rodzinne jako przykład prostego systemu deklaratywnego.2
T-L-2Programowanie w Prologu. Wykorzystanie termów, operatorów arytmetycznych. Wykorzystanie unifikacji.2
T-L-3Programowanie w Prologu. Wykorzystanie list. Przykłady problemów rozwiązywanych z wykorzystaniem list. Wudowane predykaty do obsługi list.2
T-L-4Wprowadzenie do języka CLIPS. Stworzenie prostego systemu ekspertowego w CLIPS. Różnice pomiędzy CLIPS a Prologiem.2
T-L-5CLIPS. Operacje arytmetyczne obsługa komunikacji z użytkownikiem. Oprogramowanie bardziej złożonego systemu wnioskowania. Przykłady możliwych stosowanych w praktyce rozwiązań. Omówienie na przykadach.2
10
wykłady
T-W-1Definicja systemu ekspertowego. Kim jest ekspert. Przykład systemu w działaniu. Cechy systemu ekspertowego. Przełomowe rozwiązania w historii systemów ekspertowych.1
T-W-2Reprezentowanie wiedzy w systemie ekspertowym. Rachunek zdań ocena jego ekspresji. Reguły wnioskowania dla rachunku zdań.2
T-W-3Logika predykatów pierwszego rzędu jako forma reprezentacji wiedzy. Algorytmy wnioskowania. Koniunkcyjna postać normalna jako forma pozwalająca na zalgorytmizowanie wnioskowania. Klauzule Horna i język programowania Prolog.2
T-W-4Wykorzystanie teorii Bayesa w systemach ekspertowych. Wyrażanie niepewności i wnioskowanie z niepewnością określaną prawdopodobieństwem. Przykłady systemów.2
T-W-5Zastosowanie współczynników wiarygodności w systemach ekspertowych. Ontologie, definicja i wykorzystanie w systemach ekspertowych. Ramy i sieci semantyczne jako formy reprezentowania wiedzy.2
T-W-6Pisemne zaliczenie przedmiotu1
10

Obciążenie pracą studenta - formy aktywności

KODForma aktywnościGodziny
laboratoria
A-L-1Uczestnictwo w zajęciach.10
A-L-2Kontakt z prowadzącym.1
A-L-3Przygotowanie do sprawdzianów.10
A-L-4Wykonanie programistycznych zadań domowych.9
30
wykłady
A-W-1Uczestnictwo w zajęciach10
A-W-2Konsultacje z prowadzącym1
A-W-3Przygotowanie do zaliczenia.10
A-W-4Przygotowanie referatu na temat współczesnych systemów ekspertowych i dziedzinach ich wykorzystania.4
25

Metody nauczania / narzędzia dydaktyczne

KODMetoda nauczania / narzędzie dydaktyczne
M-1Wykład informacyjny z prezentacją.
M-2Metoda przypadków: wybór rozwiązań dla analizowanych przykładów. Określenie słabych i mocnych stron proponowanych metod.
M-3Ćwiczenia laboratoryjne - wykonanie aplikacji przy użyciu języka programowania Prolog i CLIPS
M-4Pokaz - demonstracje działających systemów ekspertowych.

Sposoby oceny

KODSposób oceny
S-1Ocena formująca: laboratoria: ocena z wykonanych prac domowych, w tym sprawozdań i programistycznych
S-2Ocena formująca: laboratoria: ocena z krótkich sprawdzianów dotyczących bieżącego materiału.
S-3Ocena podsumowująca: wykład: pisemny sprawdzian wiadomości teoretycznych i praktycznych umiejętności rozwiązywania zadań.

Zamierzone efekty kształcenia - wiedza

Zamierzone efekty kształceniaOdniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiówOdniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształceniaOdniesienie do efektów kształcenia prowadzących do uzyskania tytułu zawodowego inżynieraCel przedmiotuTreści programoweMetody nauczaniaSposób oceny
I_1A_O6/3_W01
Potrafi objaśnić i rozpoznać systemy wykorzystujące paradygmaty programowania deklaratywnego. Potrafi objaśnić i systematyzować systemy ekspertowe. Potrafi rozpoznać obszary zastosowania systemu ekspertowego.		I_1A_W05, I_1A_W12, I_1A_W16T1A_W03, T1A_W04, T1A_W07, T1A_W08, T1A_W10, T1A_W11InzA_W01, InzA_W02, InzA_W03, InzA_W05C-1T-W-1, T-W-2, T-W-3, T-W-4, T-W-5M-1, M-2, M-4S-3

Zamierzone efekty kształcenia - umiejętności

Zamierzone efekty kształceniaOdniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiówOdniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształceniaOdniesienie do efektów kształcenia prowadzących do uzyskania tytułu zawodowego inżynieraCel przedmiotuTreści programoweMetody nauczaniaSposób oceny
I_1A_O6/3_U01
Potrafi rozwiązywać proste problemy z wykorzystaniem paradygmatów programowania deklratywnego. Umie ocenić rozwiązywany problem, by dobrać do niego odpowiedni język programowania. Potrafi posługiwać się językiem Prolog i CLIPS.		I_1A_U03, I_1A_U15, I_1A_U19T1A_U01, T1A_U08, T1A_U09, T1A_U10, T1A_U13, T1A_U14, T1A_U15, T1A_U16InzA_U01, InzA_U02, InzA_U03, InzA_U05, InzA_U06, InzA_U07, InzA_U08C-2T-L-1, T-L-2, T-L-3, T-L-4, T-L-5M-3, M-4S-1, S-2

Kryterium oceny - wiedza

Efekt kształceniaOcenaKryterium oceny
I_1A_O6/3_W01
Potrafi objaśnić i rozpoznać systemy wykorzystujące paradygmaty programowania deklaratywnego. Potrafi objaśnić i systematyzować systemy ekspertowe. Potrafi rozpoznać obszary zastosowania systemu ekspertowego.		2,0Student nie rozumie zagadnień z dziedziny systemów ekspertowych.
3,0Student zna prezentowane formy reprezentacji wiedzy i schematy wnioskowania.
3,5Student potrafi zapisać wiedzę w wybranej formie i dobrać schemat wnioskowania.
4,0Student dokonuje analizy przedstawionych metod i dobiera odpowiednią dla zadania.
4,5Student potrafi przeprowadzić dyskusję dotyczącą projektowania systemu ekspertowego dla wybranego zadania.
5,0Student zaprojektuje system ekspertowy i dobierze wszystkie jego elementy zgodnie z postawionymi założeniam

Kryterium oceny - umiejętności

Efekt kształceniaOcenaKryterium oceny
I_1A_O6/3_U01
Potrafi rozwiązywać proste problemy z wykorzystaniem paradygmatów programowania deklratywnego. Umie ocenić rozwiązywany problem, by dobrać do niego odpowiedni język programowania. Potrafi posługiwać się językiem Prolog i CLIPS.		2,0Student nie zna składni języka Prolog i CLIPS.
3,0Student zna podstawowe elementy składnie Prologu i CLIPSa umożliwiające napisanie prostej aplikacji. Rozumie jak deklarować fakty i reguły.
3,5Potrafi wykorzystywać operatory arytmetyczne w Prologu i CLIPSie i wykorzystać do tworzenia reguł.
4,0Student potrafi wykorzystywać listy w Prologu i CLIPSie.
4,5Student napisze samodzielnie program w Prologu i CLIPSie dla zdań analogicznych do przerabianych w trakcie zajęć.
5,0Student potrafi zaprogramować w Prologu i CLIPSie dowolnie sformułowane zadanie.

Literatura podstawowa

  1. Niderliński A., Regułowo-modelowe systemy ekspertowe., Wydawnictwo Pracowni Komputerowej Jacka Skalmierskiego, Gliwice, 2006
  2. Białko M., Programowanie w języku CLIPS 6.0, Politechnika Koszalińska, Koszalin, 2001
  3. Russel S.J., Norvig P., Artificial Intelligence: a modern approach, Prentice Hall, 2003

Treści programowe - laboratoria

KODTreść programowaGodziny
T-L-1Wstęp do języka programowania Prolog. Przykład składni. Postawowe różnice pomiędzy programowaniem proceduralnym a deklaratywnym. Zależności rodzinne jako przykład prostego systemu deklaratywnego.2
T-L-2Programowanie w Prologu. Wykorzystanie termów, operatorów arytmetycznych. Wykorzystanie unifikacji.2
T-L-3Programowanie w Prologu. Wykorzystanie list. Przykłady problemów rozwiązywanych z wykorzystaniem list. Wudowane predykaty do obsługi list.2
T-L-4Wprowadzenie do języka CLIPS. Stworzenie prostego systemu ekspertowego w CLIPS. Różnice pomiędzy CLIPS a Prologiem.2
T-L-5CLIPS. Operacje arytmetyczne obsługa komunikacji z użytkownikiem. Oprogramowanie bardziej złożonego systemu wnioskowania. Przykłady możliwych stosowanych w praktyce rozwiązań. Omówienie na przykadach.2
10

Treści programowe - wykłady

KODTreść programowaGodziny
T-W-1Definicja systemu ekspertowego. Kim jest ekspert. Przykład systemu w działaniu. Cechy systemu ekspertowego. Przełomowe rozwiązania w historii systemów ekspertowych.1
T-W-2Reprezentowanie wiedzy w systemie ekspertowym. Rachunek zdań ocena jego ekspresji. Reguły wnioskowania dla rachunku zdań.2
T-W-3Logika predykatów pierwszego rzędu jako forma reprezentacji wiedzy. Algorytmy wnioskowania. Koniunkcyjna postać normalna jako forma pozwalająca na zalgorytmizowanie wnioskowania. Klauzule Horna i język programowania Prolog.2
T-W-4Wykorzystanie teorii Bayesa w systemach ekspertowych. Wyrażanie niepewności i wnioskowanie z niepewnością określaną prawdopodobieństwem. Przykłady systemów.2
T-W-5Zastosowanie współczynników wiarygodności w systemach ekspertowych. Ontologie, definicja i wykorzystanie w systemach ekspertowych. Ramy i sieci semantyczne jako formy reprezentowania wiedzy.2
T-W-6Pisemne zaliczenie przedmiotu1
10

Formy aktywności - laboratoria

KODForma aktywnościGodziny
A-L-1Uczestnictwo w zajęciach.10
A-L-2Kontakt z prowadzącym.1
A-L-3Przygotowanie do sprawdzianów.10
A-L-4Wykonanie programistycznych zadań domowych.9
30
(*) 1 punkt ECTS, odpowiada około 30 godzinom aktywności studenta

Formy aktywności - wykłady

KODForma aktywnościGodziny
A-W-1Uczestnictwo w zajęciach10
A-W-2Konsultacje z prowadzącym1
A-W-3Przygotowanie do zaliczenia.10
A-W-4Przygotowanie referatu na temat współczesnych systemów ekspertowych i dziedzinach ich wykorzystania.4
25
(*) 1 punkt ECTS, odpowiada około 30 godzinom aktywności studenta
PoleKODZnaczenie kodu
Zamierzone efekty kształceniaI_1A_O6/3_W01Potrafi objaśnić i rozpoznać systemy wykorzystujące paradygmaty programowania deklaratywnego. Potrafi objaśnić i systematyzować systemy ekspertowe. Potrafi rozpoznać obszary zastosowania systemu ekspertowego.
Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiówI_1A_W05ma wiedzę w zakresie algorytmizacji i zasad tworzenia struktur danych
I_1A_W12ma podstawową wiedzę dotyczącą metod sztucznej inteligencji
I_1A_W16ma wiedzę dotyczącą możliwości zastosowania informatyki w różnych dziedzinach aktywności ludzkiej (np. w przemyśle, zarządzaniu i medycynie)
Odniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształceniaT1A_W03ma uporządkowaną, podbudowaną teoretycznie wiedzę ogólną obejmującą kluczowe zagadnienia z zakresu studiowanego kierunku studiów
T1A_W04ma szczegółową wiedzę związaną z wybranymi zagadnieniami z zakresu studiowanego kierunku studiów
T1A_W07zna podstawowe metody, techniki, narzędzia i materiały stosowane przy rozwiązywaniu prostych zadań inżynierskich z zakresu studiowanego kierunku studiów
T1A_W08ma podstawową wiedzę niezbędną do rozumienia społecznych, ekonomicznych, prawnych i innych pozatechnicznych uwarunkowań działalności inżynierskiej
T1A_W10zna i rozumie podstawowe pojęcia i zasady z zakresu ochrony własności przemysłowej i prawa autorskiego; umie korzystać z zasobów informacji patentowej
T1A_W11zna ogólne zasady tworzenia i rozwoju form indywidualnej przedsiębiorczości, wykorzystującej wiedzę z zakresu dziedzin nauki i dyscyplin naukowych, właściwych dla studiowanego kierunku studiów
Odniesienie do efektów kształcenia prowadzących do uzyskania tytułu zawodowego inżynieraInzA_W01ma podstawową wiedzę o cyklu życia urządzeń, obiektów i systemów technicznych
InzA_W02zna podstawowe metody, techniki, narzędzia i materiały stosowane przy rozwiązywaniu prostych zadań inżynierskich z zakresu studiowanego kierunku studiów
InzA_W03ma podstawową wiedzę niezbędną do rozumienia społecznych, ekonomicznych, prawnych i innych uwarunkowań działalności inżynierskiej
InzA_W05zna typowe technologie inżynierskie w zakresie studiowanego kierunku studiów
Cel przedmiotuC-1Zapoznanie studenta z typami systemów ekspertowych i stosowanych sposobach reprezentacji wiedzy oraz praktycznych wykorzystaniach systemów ekspertowych.
Treści programoweT-W-1Definicja systemu ekspertowego. Kim jest ekspert. Przykład systemu w działaniu. Cechy systemu ekspertowego. Przełomowe rozwiązania w historii systemów ekspertowych.
T-W-2Reprezentowanie wiedzy w systemie ekspertowym. Rachunek zdań ocena jego ekspresji. Reguły wnioskowania dla rachunku zdań.
T-W-3Logika predykatów pierwszego rzędu jako forma reprezentacji wiedzy. Algorytmy wnioskowania. Koniunkcyjna postać normalna jako forma pozwalająca na zalgorytmizowanie wnioskowania. Klauzule Horna i język programowania Prolog.
T-W-4Wykorzystanie teorii Bayesa w systemach ekspertowych. Wyrażanie niepewności i wnioskowanie z niepewnością określaną prawdopodobieństwem. Przykłady systemów.
T-W-5Zastosowanie współczynników wiarygodności w systemach ekspertowych. Ontologie, definicja i wykorzystanie w systemach ekspertowych. Ramy i sieci semantyczne jako formy reprezentowania wiedzy.
Metody nauczaniaM-1Wykład informacyjny z prezentacją.
M-2Metoda przypadków: wybór rozwiązań dla analizowanych przykładów. Określenie słabych i mocnych stron proponowanych metod.
M-4Pokaz - demonstracje działających systemów ekspertowych.
Sposób ocenyS-3Ocena podsumowująca: wykład: pisemny sprawdzian wiadomości teoretycznych i praktycznych umiejętności rozwiązywania zadań.
Kryteria ocenyOcenaKryterium oceny
2,0Student nie rozumie zagadnień z dziedziny systemów ekspertowych.
3,0Student zna prezentowane formy reprezentacji wiedzy i schematy wnioskowania.
3,5Student potrafi zapisać wiedzę w wybranej formie i dobrać schemat wnioskowania.
4,0Student dokonuje analizy przedstawionych metod i dobiera odpowiednią dla zadania.
4,5Student potrafi przeprowadzić dyskusję dotyczącą projektowania systemu ekspertowego dla wybranego zadania.
5,0Student zaprojektuje system ekspertowy i dobierze wszystkie jego elementy zgodnie z postawionymi założeniam
PoleKODZnaczenie kodu
Zamierzone efekty kształceniaI_1A_O6/3_U01Potrafi rozwiązywać proste problemy z wykorzystaniem paradygmatów programowania deklratywnego. Umie ocenić rozwiązywany problem, by dobrać do niego odpowiedni język programowania. Potrafi posługiwać się językiem Prolog i CLIPS.
Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiówI_1A_U03umie oceniać przydatność i stosować różne paradygmaty programowania, języki i środowiska programistyczne do rozwiązywania problemów dziedzinowych
I_1A_U15potrafi wykorzystywać poznane metody, modele matematyczne oraz symulacje komputerowe do rozwiązywania prostych problemów inżynierskich
I_1A_U19ma umiejętność wyboru algorytmu i struktur danych do rozwiązania określonego zadania inżynierskiego
Odniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształceniaT1A_U01potrafi pozyskiwać informacje z literatury, baz danych oraz innych właściwie dobranych źródeł, także w języku angielskim lub innym języku obcym uznawanym za język komunikacji międzynarodowej w zakresie studiowanego kierunku studiów; potrafi integrować uzyskane informacje, dokonywać ich interpretacji, a także wyciągać wnioski oraz formułować i uzasadniać opinie
T1A_U08potrafi planować i przeprowadzać eksperymenty, w tym pomiary i symulacje komputerowe, interpretować uzyskane wyniki i wyciągać wnioski
T1A_U09potrafi wykorzystać do formułowania i rozwiązywania zadań inżynierskich metody analityczne, symulacyjne oraz eksperymentalne
T1A_U10potrafi - przy formułowaniu i rozwiązywaniu zadań inżynierskich - dostrzegać ich aspekty systemowe i pozatechniczne
T1A_U13potrafi dokonać krytycznej analizy sposobu funkcjonowania i ocenić - zwłaszcza w powiązaniu ze studiowanym kierunkiem studiów - istniejące rozwiązania techniczne, w szczególności urządzenia, obiekty, systemy, procesy, usługi
T1A_U14potrafi dokonać identyfikacji i sformułować specyfikację prostych zadań inżynierskich o charakterze praktycznym, charakterystycznych dla studiowanego kierunku studiów
T1A_U15potrafi ocenić przydatność rutynowych metod i narzędzi służących do rozwiązania prostego zadania inżynierskiego o charakterze praktycznym, charakterystycznego dla studiowanego kierunku studiów oraz wybrać i zastosować właściwą metodę i narzędzia
T1A_U16potrafi - zgodnie z zadaną specyfikacją - zaprojektować oraz zrealizować proste urządzenie, obiekt, system lub proces, typowe dla studiowanego kierunku studiów, używając właściwych metod, technik i narzędzi
Odniesienie do efektów kształcenia prowadzących do uzyskania tytułu zawodowego inżynieraInzA_U01potrafi planować i przeprowadzać eksperymenty, w tym pomiary i symulacje komputerowe, interpretować uzyskane wyniki i wyciągać wnioski
InzA_U02potrafi wykorzystać do formułowania i rozwiązywania zadań inżynierskich metody analityczne, symulacyjne oraz eksperymentalne
InzA_U03potrafi - przy formułowaniu i rozwiązywaniu zadań inżynierskich - dostrzegać ich aspekty systemowe i pozatechniczne
InzA_U05potrafi dokonać krytycznej analizy sposobu funkcjonowania i ocenić - zwłaszcza w powiązaniu ze studiowanym kierunkiem studiów - istniejące rozwiązania techniczne, w szczególności urządzenia, obiekty, systemy, procesy, usługi
InzA_U06potrafi dokonać identyfikacji i sformułować specyfikację prostych zadań inżynierskich o charakterze praktycznym, charakterystycznych dla studiowanego kierunku studiów
InzA_U07potrafi ocenić przydatność rutynowych metod i narzędzi służących do rozwiązania prostego zadania inżynierskiego o charakterze praktycznym, charakterystycznego dla studiowanego kierunku studiów oraz wybrać i zastosować właściwą metodę i narzędzia
InzA_U08potrafi - zgodnie z zadaną specyfikacją - zaprojektować proste urządzenie, obiekt, system lub proces, typowe dla studiowanego kierunku studiów, używając właściwych metod, technik i narzędzi
Cel przedmiotuC-2Ukształtowanie umiejętności z zakresu tworzenia programów w języku Prolog oraz tworzenia systemów ekspertowych w języku CLIPS.
Treści programoweT-L-1Wstęp do języka programowania Prolog. Przykład składni. Postawowe różnice pomiędzy programowaniem proceduralnym a deklaratywnym. Zależności rodzinne jako przykład prostego systemu deklaratywnego.
T-L-2Programowanie w Prologu. Wykorzystanie termów, operatorów arytmetycznych. Wykorzystanie unifikacji.
T-L-3Programowanie w Prologu. Wykorzystanie list. Przykłady problemów rozwiązywanych z wykorzystaniem list. Wudowane predykaty do obsługi list.
T-L-4Wprowadzenie do języka CLIPS. Stworzenie prostego systemu ekspertowego w CLIPS. Różnice pomiędzy CLIPS a Prologiem.
T-L-5CLIPS. Operacje arytmetyczne obsługa komunikacji z użytkownikiem. Oprogramowanie bardziej złożonego systemu wnioskowania. Przykłady możliwych stosowanych w praktyce rozwiązań. Omówienie na przykadach.
Metody nauczaniaM-3Ćwiczenia laboratoryjne - wykonanie aplikacji przy użyciu języka programowania Prolog i CLIPS
M-4Pokaz - demonstracje działających systemów ekspertowych.
Sposób ocenyS-1Ocena formująca: laboratoria: ocena z wykonanych prac domowych, w tym sprawozdań i programistycznych
S-2Ocena formująca: laboratoria: ocena z krótkich sprawdzianów dotyczących bieżącego materiału.
Kryteria ocenyOcenaKryterium oceny
2,0Student nie zna składni języka Prolog i CLIPS.
3,0Student zna podstawowe elementy składnie Prologu i CLIPSa umożliwiające napisanie prostej aplikacji. Rozumie jak deklarować fakty i reguły.
3,5Potrafi wykorzystywać operatory arytmetyczne w Prologu i CLIPSie i wykorzystać do tworzenia reguł.
4,0Student potrafi wykorzystywać listy w Prologu i CLIPSie.
4,5Student napisze samodzielnie program w Prologu i CLIPSie dla zdań analogicznych do przerabianych w trakcie zajęć.
5,0Student potrafi zaprogramować w Prologu i CLIPSie dowolnie sformułowane zadanie.