Сучасні концепції створення інтелектуальних інформаційних систем - Робоча програма навчальної дисципліни (Силабус)
Реквізити навчальної дисципліни
| Рівень вищої освіти | Третій (докторський) |
| Галузь знань | 12 Інформаційні технології |
| Спеціальність | 126 Інформаційні системи та технології |
| Освітня програма | Інформаційні системи та технології |
| Статус дисципліни | Професійної підготовки |
| Форма навчання | очна(денна)/заочна/дистанційна |
| Рік підготовки, семестр | 2 курс, осінній семестр |
| Обсяг дисципліни | 4 кредита, 120 годин (13 годин – Лекції, 13 годин – Лабораторні, 94 годин – СРС) |
| Семестровий контроль/ контрольні заходи | Екзамен/тестування, МКР, захист лабораторних робіт |
| Розклад занять | 1 лекція (2 години) 1 раз на тиждень; 1 лабораторна робота (2 години) 1 раз на тиждень. |
| Мова викладання | Українська |
| Інформація про керівника курсу / викладачів | Лектор, лабораторні: доц., к.т.н., с.н.с. Кравець Петро Іванович, тел. 0662350857 |
| Розміщення курсу | https://campus.kpi.ua |
Програма навчальної дисципліни
Опис навчальної дисципліни, її мета, предмет вивчання та результати навчання
Силабус освітнього компонента «Сучасні концепції створення інтелектуальних інформаційних систем» складено відповідно до освітньої програми підготовки докторів філософії з інформаційних систем та технологій спеціальності 126 - Інформаційні системи та технології
Метою навчальної дисципліни є формування та закріплення у майбутніх фахівців наступних компетентностей: (ЗК 01) Здатність до абстрактного мислення, аналізу та синтезу; (ЗК 02) Здатність працювати в міжнародному контексті; (ЗК 03) Здатність розробляти проекти та управляти ними; (ЗК 04) Здатність розв’язувати комплексні науково-прикладні задачі у сфері інформаційних систем і технологій та з дотичних до міждисциплінарних напрямів на основі системного наукового світогляду та загального культурного кругозору із дотриманням принципів професійної етики та академічної доброчесності; (СК01)Здатність планувати та виконувати оригінальні дослідження, досягати наукових результатів, які створюють нові знання у ІСТ та дотичних до них міждисциплінарних напрямах з ІТ та суміжних галузей; (СК03) Здатність створювати і застосовувати сучасні інформаційні технології, архітектури і спеціалізоване програмне забезпечення у науковій та освітній діяльності, керувати інформаційними ресурсами, інформаційними системами та цифровими сервісами; (СК05) (Здатність розвивати теоретичні засади, створювати моделі інформаційних технологій, проектувати та створювати інформаційні системи і цифрові сервіси та їх прототипи; (СК07) Здатність проводити інтелектуальний аналіз даних.
Предмет навчальної дисципліни – сучасні концепції використання технологій штучного інтелекту для формалізації знань та побудови інтелектуальних інформаційних систем, що вирішують різного роду задачі в умовах інформаційної невизначеності.
Програмні результати навчання, на формування та покращення яких спрямована дисципліна: (РН01) Мати передові концептуальні та методологічні знання з ІСТ і на межі предметних галузей, а також дослідницькі навички, достатні для проведення наукових і прикладних досліджень на рівні останніх світових досягнень з відповідного напряму, отримання нових знань та/або здійснення інноваційної діяльності; (РН04 Розробляти та досліджувати концептуальні, математичні і комп’ютерні моделі процесів і систем, використовувати їх для отримання нових знань та/або створення інноваційних продуктів у сфері ІСТ та дотичних міждисциплінарних напрямах); (РН06) Розробляти та реалізовувати наукові та/або інноваційні проекти, які дають можливість переосмислити наявне та створити нове цілісне знання та/або професійну практику і розв’язувати значущі наукові та технологічні науково-прикладні задачі ІСТ з врахуванням соціальних, економічних, екологічних та правових аспектів; (РН08) Розробляти програмне забезпечення інформаційних систем у відповідності з принципами сервіс-орієнтованої архітектури розподілених програмних систем, проводити реінжиніринг прикладного інформаційного забезпечення; (РН11) Здатність використовувати сучасні методи та інструменти для проведення інтелектуального аналізу даних, включаючи здатність визначати й інтерпретувати ключові закономірності, виявляти складні зв'язки та здійснювати компетентну оцінку результатів аналізу для вирішення проблемних ситуацій в інформаційних системах.
Пререквізити та постреквізити дисципліни
Для успішного засвоєння дисципліни докторанти повинні володіти освітніми компонентами «Інформаційні системи та технології», “Проектування інформаційних систем”, “Технології штучного інтелекту”, „Комп’ютерна техніка та технології”, „Теорія інформаційних процесів”, “Обчислювальний інтелект”, “Моделювання процесів та систем”, “Машинне навчання”, «Розпізнавання образів», «Технології прийняття рішень», та інші. Компетенції, знання та уміння, одержані в процесі вивчення даного освітнього компонента докторанти зможуть використати при проектуванні, моделюванні та налагодженні інтелектуальних інформаційних систем, інформаційно-керуючих систем, технологій розпізнавання образів та прийняття рішень, використовуючи для цього сучасні програмні середовища.
Зміст навчальної дисципліни
Тема 1. Сучасні концепції побудови інтелектуальних інформаційних систем.
Тема 2. Архітектура інтелектуальної інформаційної системи.
Тема 3. Моделі та методи штучного інтелекту в інтелектуальних інформаційних системах. Моделі представлення та подання знань.
Тема 4. Технології проєктування інтелектуальних інформаційних систем.
Тема 5. Інтелектуальні мультиагентні системи.
Тема 6. Приклади використання технологій інтелектуальних інформаційних систем
Навчальні матеріали та ресурси
Основна література
- Шаров С.В. Ш-26 Інтелектуальні інформаційні системи: навч. посіб. / С.В. Шаров, Д.В. Лубко, В.В. Осадчий. – Мелітополь: Вид-во МДПУ ім. Б. Хмельницького, 2015. – 144 с.
- Ушакова І. О. Інформаційні системи та технології на підприємстві : конспект лекцій / І. О. Ушакова, Г. О. Плеханова. – Харків : Вид. ХНЕУ, 2009. – 128 с. (Укр. мов.)
- Плескач В.Л. , Рогушина Ю.В. Агентні технології: Монографія. – К.: Київ. нац. торг.– екон. ун–т, 2005. – 344 с.
- Величко О.М. Інтелектуальні інформаційні системи: структура і застосування: підручник./ Величко О.М., Гордієнко Т.Б. – Київ: Вид-во: Олді+, 2022. - 728 с.
- Інформаційні технології та моделювання бізнес-процесів : навч. посіб. / О. М. Томашевський, Г. Г. Цегелик, М. Б.Вітер, В. І. Дубук. - К. : ЦУЛ, 2012. - 296 с.
- Нестеренко О.В., Ковтунець О.В., Фаловський О.О. Інтелектуальні системи і технології: Навч.посіб./К.: Національна академія управління, 2017. – 90 с.
- Коцовський В. М. Інтелектуальні інформаційні системи: конспект лекцій./ Коцовський В. М. – Ужгород: ДВНЗ "Ужгородський національний університет" , 2019. – 75 с.
- Сучасні концепції створення інтелектуальних інформаційних систем. Лабораторний практикум. [Електронний ресурс] : навчальний посібник для здобувачів ступеня доктора філософії за освітньою програмою «Інформаційні системи та технології» спеціальності 126 «Інформаційні системи та технології» / КПІ ім. Ігоря Сікорського ; уклад.: П.І.Кравець, В.М.Шимкович. – Електронні текстові дані (1 файл: 7,56 МБайт). – Київ : КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2023. – 25 с. – (Доступ за посиланням https://ela.kpi.ua/ ).
- Сучасні концепції створення інтелектуальних інформаційних систем. [Електронний ресурс] : конспект лекцій для докторантів напряму підготовки 126 «Інформаційні системи та технології» спеціальності «Інформаційні системи та технології» денної форми навчання / НТУУ КПІ ім. Ігоря Сікорського, ; уклад. П.І.Кравець. –Електронні текстові дані (1 файл: 26,3 Мбайт). – Київ : НТУУ КПІ ім. Ігоря Сікорського , 2023. – 105 с. - (Доступ за посиланням https://ela.kpi.ua/ ).
Додаткова література
Субботін С.О., Олійник А.О., Олійник. О.О. Методичні вказівки до виконання лабораторних робіт з дисципліни “Інтелектуальні агенти” для студентів спеціальності 8.080403 “Програмне забезпечення автоматизованих систем” напряму підготовки 6.050103 “Програмна інженерія” (усіх форм навчання) / С.О. Субботін, А.О. Олійник, О.О. Олійник. – Запоріжжя: ЗНТУ, 2007. – 30 с.
Інтернет ресурси.
Навчальний контент
Методика опанування навчальної дисципліни (освітнього компонента)
Лекційні заняття
№ з/п |
Назва теми лекції та перелік основних питань (перелік дидактичних засобів, посилання на інформаційні джерела) |
|---|---|
| 1 | Тема 1. Сучасні концепції побудови інтелектуальних інформаційних систем. Поняття інтелектуальної інформаційної системи. Роль інтелектуальних інформаційних систем у світі. Поняття інтелектуальної інформаційної технології. Сучасні концепції побудови інформаційних систем. Структура концепції. Створення концепції інформаційної системи. Література: [1-5,9] Завдання на СРС Поглиблене вивчення матеріалів лекції. |
| 2 | Тема 2. Архітектура інтелектуальної інформаційної системи. Архітектура інтелектуальної інформаційної системи. Основні типи інтелектуальних інформаційних систем та їх характеристика. Класифікація інтелектуальних інформаційних систем з вирішуваних завдань. Основні поняття, терміни, властивості та визначення інтелектуальних інформаційних систем: інформація, дані, знання, інтелектуальні бази даних, інформаційне сховище, ситуаційний аналіз даних. Напрями досліджень у галузі інтелектуальних інформаційних систем. Література: [1-5,9] Завдання на СРС. Поглиблене вивчення матеріалів лекції. |
| 3 | Тема 3. Моделі та методи штучного інтелекту в інтелектуальних інформаційних системах. Моделі представлення та подання знань. Організація основи знань. Класифікація знань. Методи представлення знань. Декларативні та процедурні знання. Логічна модель представлення знань. Мережева модель представлення знань. Фреймова модель представлення знань. Продукційна форма представлення знань. Логічний та евристичний методи міркування. Нечіткий висновок знань. Набуття знань. Вилучення знань із даних. Бази знань. OLAP-технології. Експертні системи. Системи нечіткої логіки. Нейромережеві системи. Мультиагентні системи. Інтелектуальний інтерфейс. Перспективи розвитку інтелектуальних інформаційних систем в управлінні знаннями. Література: [1-5,9] Завдання на СРС. Поглиблене вивчення матеріалів лекції. |
| 4 | Тема 4. Технології проєктування інтелектуальних інформаційних систем. Розробка та проектування інтелектуальних інформаційних систем. Етапи проектування: ідентифікація, концептуалізація, формалізація, реалізація, тестування, дослідна експлуатація, експлуатація. Обробка знань та виведення рішень. Експертні системи. Статичні та динамічні експертні системи. Складові експертної системи: база знань, механізм виведення, механізми придбання та пояснення знань, інтелектуальний інтерфейс. Формальні моделі опису даних та знань. Нейромережеві технології. Архітектура сучасних штучних нейронних мереж. Практичне використання нейромережних технологій. Інтелектуальний аналіз даних. Визначення Machine Learning, Data Mining, методи та алгоритми. Машинне навчання на прикладах. Інформаційне сховище значущої інформації для оперативного ситуаційного аналізу даних (реалізації OLAP-технології). Технології еволюційного програмування. Мурашині алгоритми. Мультиагентні системи. Огляд інструментальних засобів проєктування Література: [1-5,7] Завдання на СРС. Поглиблене вивчення матеріалів лекції. |
| 5 | Тема 5. Інтелектуальні мультиагентні системи. Основні поняття теорії агентів. Колективна поведінка агентів. Класифікація агентів. Координація поведінки агентів у мультиагентній системі. Основні поняття про програмні агенти. Властивості програмних агентів. Web-агенти. Технології проектування мультиагентних систем. Література: [3,9] Завдання для СРС. Поглиблене вивчення матеріалів лекції. |
| 6 | Тема 6. Приклади використання технологій інтелектуальних інформаційних систем Предметні інформаційні технології на підприємстві. Інформаційні технології у сучасному бізнесі. Технологія автоматизованих робочих місць. Гіпертекстова технологія. Технологія мультимедіа. Мережні технології. Технології Internet. Мобільні технології. Інформаційні технології управління проектами. CRM-системи. Автоматизація документообігу. Питання-відповіді системи. Системи підтримки прийняття рішень. Література: [2] Завдання для СРС. Поглиблене вивчення матеріалів лекції. |
* Допоміжні матеріали до лекційних та практичних занять доступні для завантаження виключно здобувачам, які зареєстровані на дистанційний курс.
Лабораторні роботи
№ з/п |
Перелік лабораторних робіт |
|---|---|
| 1 | Лабораторна робота №1. Розробка інформаційної системи на основі методу мурашиних колоній Мета роботи – набути практичного досвіду створення інтелектуальної інформаційної системи на основі методу мурашиних колоній. Література: [8] |
| 2 | Лабораторна робота №2. Розробка інформаційної системи на основі технології моделювання розвитку природних систем Мета роботи – набути практичного досвіду створення інтелектуальної інформаційної системи на основі технології моделювання розвитку природних систем. Література: [8] |
| 3 | Лабораторна робота №3. Розробка інформаційної системи на основі інтелектуальних Web-агентів Мета роботи – набути практичного досвіду створення інтелектуальної інформаційної системи на основі інтелектуальних Web-агентів. Література: [8] |
Самостійна робота студента
№ з/п |
Вид самостійної роботи | Кількість годин СРС |
|---|---|---|
| 1 | Робота над матеріалами лекцій | 42 |
| 2 | Підготовка до лабораторних занять | 12 |
| 3 | Підготовка до МКР | 10 |
| 4 | Підготовка до екзамену | 30 |
Контрольна робота
Метою контрольної роботи є закріплення та перевірка теоретичних знань із освітнього компонента, набуття студентами практичних навичок самостійного вирішення завдань.
Модульна контрольна робота (МКР) виконується після вивчення всіх тем дисципліни. Контрольна робота проводяться у середовищі Moodle. Кожен студент отримує індивідуальне завдання.
Політика та контроль
Політика навчальної дисципліни (освітнього компонента)
Система вимог, які викладач ставить перед студентом:
- правила відвідування занять: викладач не оцінює присутність або відсутність здобувача на аудиторному занятті, не нараховує заохочувальні або штрафні бали;
правила поведінки на заняттях: на лекції викладач користується власним презентаційним матеріалом, використовує гугл-диск для викладання матеріалу поточної лекції, додаткових ресурсів та інше;
на лекції заборонено відволікати викладача від викладання матеріалу, усі питання, уточнення та ін. студенти задають в кінці лекції у відведений для цього час;
лабораторні роботи захищаються у два етапи: перший етап - студенти виконують завдання на допуск до лабораторної роботи, другий етап – захист лабораторної роботи;
бали за лабораторну роботу враховуються лише за наявності електронного звіту;
модульні контрольні роботи пишуться на лекційних заняттях без застосування допоміжних засобів (мобільні телефони, планшети та ін.); результат пересилається у файлі до відповідної директорії гугл-диску;
політика дедлайнів та перескладань: якщо студент не проходив або не з’явився на МКР (без поважної причини), його результат оцінюється у 0 балів. Перескладання результатів МКР не передбачено;
політика щодо академічної доброчесності: Кодекс честі Національного технічного університету України «Київський політехнічний інститут» https://kpi.ua/files/honorcode.pdf встановлює загальні моральні принципи, правила етичної поведінки осіб та передбачає політику академічної доброчесності для осіб, що працюють і навчаються в університеті, якими вони мають керуватись у своїй діяльності, в тому числі при вивченні та складанні контрольних заходів з дисципліни;
при використанні цифрових засобів зв’язку з викладачем (мобільний зв’язок, електронна пошта, переписка на форумах та у соцмережах тощо) необхідно дотримуватись загальноприйнятих етичних норм, зокрема бути ввічливим та обмежувати спілкування робочим часом викладача.
Види контролю та рейтингова система оцінювання результатів навчання (РСО)
Поточний контроль: тестування на лекційних заняттях, МКР, виконання та захист лабораторних робіт.
Календарний контроль: провадиться двічі на семестр як моніторинг поточного стану виконання вимог силабусу.
Семестровий контроль: екзамен.
Умови допуску до семестрового контролю: виконані та захищені лабораторні роботи, , семестровий рейтинг більше 30 балів.
Таблиця відповідності рейтингових балів оцінкам за університетською шкалою:
| Кількість балів | Оцінка |
| 95-100 | Відмінно |
| 85-94 | Дуже добре |
| 75-84 | Добре |
| 65-74 | Задовільно |
| 60-64 | Достатньо |
| Менше 60 | Незадовільно |
| Менше 30 | Не допущено |
Загальна рейтингова оцінка студента після завершення семестру складається з балів, отриманих за:
виконання та захист лабораторних робіт – 50 балів;
виконання модульної контрольної роботи (МКР) – 15 балів;
відповіді на екзамені – 35 балів.
Лабораторні роботи
Загальна кількість балів – 50. Оцінка:
«відмінно», повна відповідь на питання під час захисту (не менш ніж 90% потрібної інформації) та оформлений належним чином електронний протокол до лабораторної роботи – 15…17 балів;
«добре», достатньо повна відповідь на питання під час захисту (не менш ніж 75% потрібної інформації) та оформлений належним чином електронний протокол до лабораторної роботи – 12…14 балів;
«задовільно», неповна відповідь на питання під час захисту (не менш ніж 50% потрібної інформації), незначні помилки та оформлений належним чином електронний протокол до лабораторної роботи – 8…11 балів;
«достатньо», неповна відповідь на питання під час захисту (не менш ніж 30% потрібної інформації), незначні помилки та оформлений належним чином електронний протокол до лабораторної роботи – 5…7 балів;
«незадовільно», незадовільна відповідь та/або не оформлений належним чином електронний протокол до лабораторної роботи – 0…4 балів.
УВАГА! Захист всіх лабораторних робіт є умовою допуску до складання екзамену. Студенти, що на момент консультації перед екзаменом не захистили лабораторні роботи, не допускаються до основної здачі та готуються до перескладання.
УВАГА! Для допуску до перескладання екзамену треба у визначений викладачем термін здати всі заборгованості по лабораторним роботам.
Модульна контрольна робота
Загальна кількість балів – 15. Модульна контрольна робота містить три теоретичних запитання (завдання). Кожне запитання (завдання) оцінюється у 5 балів. Перелік питань наведений у додатках.
Оцінка:
«відмінно», повна відповідь (не менш ніж 90% потрібної інформації) – 13-15 балів;
«добре», достатньо повна відповідь (не менш ніж 75% потрібної інформації), або повна відповідь з незначними помилками – 10-12 балів;
«задовільно», неповна відповідь (але не менш ніж 60% потрібної інформації) та незначні помилки – 7-9 бали;
«достатньо», неповна відповідь на питання під час захисту (не менш ніж 30% потрібної інформації), незначні помилки та оформлений належним чином електронний протокол до лабораторної роботи – 3-6 бали;
«незадовільно» - 0-2 бали. Незадовільна відповідь (неправильний розв’язок задачі), потребує обов’язкового повторного написання в кінці семестру.
Календарний контроль
Календарний контроль базується на поточній рейтинговій оцінці. Умовою позитивної атестації є значення поточного рейтингу студента не менше 50% від максимально можливого на час атестації. Бал, необхідний для отримання позитивного календарного контролю доводиться до відома студентів викладачем не пізніше ніж за 2 тижні до початку календарного контролю.
Форма семестрового контролю – іспит
Максимальна сума балів за роботу у семестрі складає 65. Необхідною умовою допуску до іспиту є виконані та захищені лабораторні роботи та семестровий рейтинг не менше 30 балів.
Іспит містить дві складові: письмову контрольну роботу та відповіді на запитання викладача. Кожен білет письмової контрольної роботи містить три теоретичні завдання, кожне з яких оцінюється у 7 балів. Відповіді на запитання викладача оцінюються у 14 балів. Перелік теоретичних завдань наведений у додатку 1.
Загальна рейтингова оцінка знань студента після завершення семестру складається з усіх отриманих балів у відповідності з рейтинговою оцінкою за університетською шкалою.
Робочу програму навчальної дисципліни (силабус):
Складено - доцент, к.т.н., с.н.с. Кравець Петро Іваноович
Ухвалено - кафедрою ІСТ (протокол № 21 від 29.06.2023 р.)
Погоджено - Методичною комісією факультету[1] (протокол № 11 від 29.06.2023 р.)
Додаток 1
Перелік теоретичних питань для поточного та підсумкового контролю
1Охарактеризуйте поняття інтелектуальної інформаційної системи та інтелектуальної інформаційної технології
2 Охарактеризуйте сучасні концепції побудови інтелектуальних інформаційних систем
3 Охарактеризуйте поняття концепції створення інформаційної системи. Опишіть структуру концепції.
4 Охарактеризуйте класифікації інтелектуальних інформаційних систем.
5 Охарактеризуйте основні типи інтелектуальних інформаційних систем та опишіть їх характеристики.
6 Опишіть архітектуру інтелектуальних інформаційних систем
7 Опишіть технологію проектування інтелектуальних інформаційних систем та етапи їх проектування .
8 Охарактеризуйте технології штучного інтелекту, що використовуються в інтелектуальних інформаційних системах
9 Охарактеризуйте використання OLAP-технологій в інтелектуальних інформаційних системах
10 Охарактеризуйте моделі представлення знань.
11 Опишіть класифікація знань та охарактеризуйте бази знань.
12 Охарактеризуйте методи та технології еволюційного програмування, що використовуються в інтелектуальних інформаційних системах.
13 Охарактеризуйте технологію експертних систем.
14 Охарактеризуйте технологію нечіткої логіки і її використання в інтелектуальних інформаційних системах.
15 Охарактеризуйте використання нейромережевих технологій в інтелектуальних інформаційних системах
16Дайте визначення поняттям Машинне навчання Machine Learning, Data Mining, опишіть їх методи та алгоритми роботи.
17 Охарактеризуйте інформаційні технології сучасного бізнесу.
18 Охарактеризуйте використання технологій автоматизованих робочих місць в інтелектуальних інформаційних системах.
19 Охарактеризуйте використання технології мультимедіа в інтелектуальних інформаційних системах.
20 Охарактеризуйте використання мережевих технологій в інтелектуальних інформаційних системах..
21 Охарактеризуйте використання технології Internet в інтелектуальних інформаційних системах.
22 Охарактеризуйте використання мобільних технологій в інтелектуальних інформаційних системах.
23 Опишіть основні поняття теорії агентів та класифікації агентів
24 Охарактеризуйте інтелектуальні мультиагентні системи та колективну поведінку агентів.
25Опишіть координацію поведінки агентів у мультиагентній системі.
26 Наведіть основні поняття програмних агентів, їх властивості та охарактеризуйте технологію Web-агентів.
27 Опишіть технологію проектування мультиагентних систем.
[1] Методичною радою університету – для загальноуніверситетських дисциплін.
