Регистрация / Вход
Прислать материал

Комплекс лабораторных работ по предмету «Математические основы искусственного интеллекта»

Сведения об участнике
ФИО
Дохтаева Ирина Андреевна
Вуз
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Вологодский государственный университет»
Тезисы (информация о проекте)
Область наук
Математика. Механика
Раздел области наук
Математика
Тема
Комплекс лабораторных работ по предмету «Математические основы искусственного интеллекта»
Резюме
Разработан комплекс из девяти лабораторных работ по предмету «Математические основы искусственного интеллекта». В ходе разработки проведен анализ существующих подходов, средств и программных комплексов для работы с нечеткой логикой и нейронными сетями, сделан выбор программных комплексов для разработки в них лабораторных работ и их подробное описание. Разработана структурная схема комплекса лабораторных работ. По каждой лабораторной работе спроектированы подробные методические указания, которые включают теоретические сведения, практическую часть и задания для самостоятельной работы. Разработан документ «Руководство пользователя по установке и настройке пакета Scilab».
Ключевые слова
Искусственный интеллект, нейронная сеть, нечеткая логика, сеть Хопфилда, Scilab
Цели и задачи
После перехода на новую систему образования появилась необходимость создания и включения в учебный процесс новой дисциплины «Математические основы искусственного интеллекта», предназначенной для студентов-бакалавров.
Актуальность вопроса проектирования состоит в том, что есть необходимость разработать комплекс лабораторных работ по искусственному интеллекту и составить методические указания к выполнению этих лабораторных работ для студентов, у которых проходит дисциплина «Математические основы искусственного интеллекта». Так же в задачу входит изучение программных средств и встроенных языков программирования.
Этот курс лабораторных работ будет рассчитан на ознакомление студентов с самой программой и языком программирования, на изучение студентами методов построения нечетких множеств с использованием различных типов функций принадлежности, ознакомление с наиболее распространенными логическими операциями над нечеткими множествами, так же моделирование нечеткой системы средствами инструментария нечеткой логики, изучение и работу с нейронными сетями.
В результате проекта будет разработан лабораторный практикум и написаны методические указания к нему.
Введение

Искусственный интеллект можно определить как научную дисциплину, которая занимается автоматизацией разумного поведения. Целью искусственного интеллекта является создание технических систем, способных решать задачи не вычислительного характера, а требующие переработки содержательной информации. Одной из важных задач искусственного интеллекта является создание интеллектуальных роботов, способных автономно совершать операции по достижению целей, поставленных человеком и вносить коррективы в свои действия. Из основных приложений искусственного интеллекта внимание в управлении уделяется двум приложениям – нечеткая логика и нейронные сети. 

Методы и материалы

Основными существующими подходами к разработке и решению задач по нечеткой логике и нейронным сетям являются следующие:

1.      Использование встроенных и написание новых функций для определения входных  и выходных функций принадлежности.

2.      Использование встроенного программного инструментария  для задания входных  и выходных параметров с дальнейшим автоматическим построением необходимых функций принадлежности по этим параметрам.

3.         Использование встроенного программного инструментария  для непосредственного графического задания типа ФП и их параметров.

4.      Определение входных и выходных значений ФП в табличном и графическом виде.

5.      Загрузка и обработка необходимых данных для построения системы из специальных файлов.

 

Описание и обсуждение результатов

В результате разработан комплекс лабораторных работ по предмету «Математические основы искусственного интеллекта». Лабораторный комплекс включает в себя рассмотрение таких тем, как: изучение современного программного комплекса Scilab, исследование способов формирования нечетких множеств и операции над ними, моделирование нечеткой системы средствами инструментария нечеткой логики, работа с радиальными базисными сетями и с сетью Хопфилда, работа с 2d и 3d графикой.

В итоге были спроектированы девять лабораторных работ.

Также в ходе разработки проекта выполнено следующее.

Проведен анализ существующих подходов, средств и программных комплексов  для работы с нечеткой логикой и нейронными сетями, сделан  выбор программных комплексов для разработки в них лабораторных работ и их подробное описание.

Разработана  структурная схема комплекса лабораторных работ и  составлены варианты по индивидуальным заданиям, каждый из которых был решен и проанализирован полученный результат. По каждой лабораторной работе спроектированы подробные методические указания, которые включают теоретические сведения, практическую часть и задания для самостоятельной работы.

Таким образом, разработанный комплекс лабораторных работ является достаточно эффективным в процессе обучения и закрепления пройденного материала на практике.

По экономической части рассчитаны и графически представлена смета затрат на разработку и внедрение комплекса. Также построены ленточные графики временных затрат на разработку и внедрение. Разработан документ «Руководство пользователя по установке и настройке пакета Scilab».

 

Используемые источники
1. Scilab [Электронный ресурс] – Режим доступа: http://www.scilab.org.
2. Википедия [Электронный ресурс] – Режим доступа: http://ru.wikipedia.org/
3. Fuzzy Logic Toolbox [Электронный ресурс] – Режим доступа: https://atoms.scilab.org/toolboxes/sciFLT
4. ANN Toolbox [Электронный ресурс] – Режим доступа: https://atoms.scilab.org/toolboxes/ANN_Toolbox
5. Mathlab. Руководство для начинающих [Электронный ресурс] – Режим доступа: http:// www.mathworks.com/products/matlab/
6. Scilab Решение инженерных и математических задач. [Электронный ресурс] – Режим доступа: http://docs.altlinux.org/books/2008/altlibrary-scilab-20090409.pdf
7. Scilab помощь [Электронный ресурс] – Режим доступа: https://help.scilab.org/doc/5.3.3/en_US/index.html
Information about the project
Surname Name
Dokhtaeva Irina Andreevna
Project title
Complex of laboratory works on the subject "Mathematical foundations of artificial intelligence"
Summary of the project
Developed a set of nine laboratory works on the subject "Mathematical foundations of artificial intelligence". During the development of the analysis of existing approaches, tools, and software systems for working with fuzzy logic and neural networks, the choice of software systems for the development in them of their labs and detailed description. Structural diagram of laboratory studies. For each lab, designed detailed guidelines, which include a theoretical part, practical part and homework. Developed the document "user's Guide to install and configure Scilab".
Keywords
Artificial intelligence, neural network, fuzzy logic, Hopfield network, Scilab