Каталог Рефератов - Разработка элективного курса "Основы искусственного интеллекта"

	Информационно-образоательный портал
	Рефераты, курсовые, дипломы, научные работы,



МЕНЮ\|

поиск

Разработка элективного курса "Основы искусственного интеллекта"

Введение
В настоящее время курс «Основы искусственного интеллекта» является базовым при подготовке учителей информатики по специальности 030100.00 информатика. Это обусловлено тем, что передовые информационные технологии всё более широко используют методы решения проблем и задач, развиваемые в такой научной дисциплине, как искусственный интеллект. Все современные устройства, использующие цифровую обработку информации уже применяют те или иные алгоритмы искусственно-интеллектуальной обработки. А тенденция развития техники и информационных технологий таковы, что интеллектуализация систем, устройств и программного обеспечения будет усиливаться. Поэтому учителю информатики необходимо быть готовым ответить на вызов времени, и быть способным ориентироваться в современных интеллектуальных технологиях обработки информации, и иметь представление об их основах. Это позволит ему уверенно чувствовать себя как в общении с современными широко информированными школьниками, так и в преподавании основ информатики, поскольку здание информатики, построенное на этих основах уже в достаточной степени пропитано интеллектуальными технологиями, методами и подходами.

Существующий базовый курс за индексом ДПП.Ф.10, опирающийся на государственный образовательный стандарт высшего профессионального образования от 2000г., предусматривает некоторое знакомство учащихся с основами представления знаний и построения экспертных систем. В стандарте оговорено следующее содержание по этому вопросу: «Система знаний. Модели представления знаний: логическая, сетевая, фреймовая, продукционная». Но для применения конкретных схем и языков представления знаний и построения баз знаний необходимо эти знания извлечь из различных носителей, например, людей-экспертов или текстовых описаний. Этот момент является очень существенным и не формальным. Есть много методов и технологий извлечения знаний. Они настолько обширны, что образуют целую отдельную научно-практическую область - инженерию знаний. К тому же среди всех этих методов и технологий нет универсальных, они лишь дополняют друг друга, и на практике необходимо комбинировать и сочетать самые различные подходы.

Но у инженерии знаний есть другой аспект, который не лежит на поверхности, и в некоторой степени является побочным эффектом. Это педагогически-дидактический аспект, т.е. возможности, технологий и инструментов инженерии знаний, которые позволяют их использовать в качестве средств обучения. Известны примеры такого использования [1].

Но не только поэтому этот раздел можно считать очень важным именно для будущих учителей информатики. С одной стороны учитель должен знать, как могут быть структурированы и представлены в формальном виде знания, которые мы традиционно привыкли видеть представленными в виде текстов на естественном языке, или в виде знаний, умений и навыков конкретных людей. С другой стороны особенно важно будет для будущего учителя познакомиться с методами извлечения знаний из эксперта альтернативные педагогическим методам «извлечения знаний из учащегося».

Всё это позволит будущему учителю с одной стороны углубить своё понимание в области формирования и приобретения знаний обучаемым, а с другой - даст ему возможность расширить свой педагогический арсенал приёмами выявления и структуризации знаний, применяемыми в инженерии знаний.

Но необходимо иметь ввиду, что данный раздел искусственного интеллекта - «инженерия знаний» представляет собой достаточно обширную и сложную область, поэтому является некоторой проблемой дать её адекватное представление за небольшое количество часов будущим учителям информатики, изучающим базовый курс «Основы искусственного интеллекта».

В связи с вышесказанным в данной работе была поставлена следующая цель: исследовать возможность адекватного изучения темы «Инженерия знаний» студентами, обучающимися по специальности «учитель информатики», при изучении курса «Основы искусственного интеллекта».

При этом была выдвинута следующая гипотеза: возможно разработать в поддержку курса «Основы искусственного интеллекта» курс по выбору по теме «Инженерия знаний» такой, что его изучение позволит обучающимся по специальности «учитель информатики» получить адекватное представление о современном состоянии данного раздела информатики.

Объектом исследования в данной работе являлся процесс обучения учащихся по специальности 030100.00-информатика, предметом исследования - изучение возможности построения курса по выбору по теме «Инженерия знаний» удовлетворяющего цели и гипотезе исследования.

Для выполнения поставленной цели было необходимо решить следующие задачи:

1. Ознакомиться с таким разделом искусственного интеллекта, как инженерия знаний.

2. Определить разделы, темы, понятия и методы области «инженерия знаний», представляющие значимость для освоения учащимися и формирования их взгляда на эту область.

3. Собрать материалы по теме «инженерия знаний», имеющие ценность для построения учебного курса и обучения.

4. Определить и найти программное обеспечение, позволяющее на практике закрепить необходимые знания по инженерии знаний.

5. Разработать тематическое планирование и рабочую программу курса по выбору, позволяющие при проведении занятий по ним достичь заявленную цель и доказать заявленную гипотезу.

6. Разработать лабораторные работы, упражнения и контрольные вопросы по темам курса.

В случае успешного выполнения задач и реализации цели данной работы ожидается получение следующих результатов: подтверждение положения о возможности построения курса «Инженерия знаний» в поддержку базового курса «Основы искусственного интеллекта» так, что будущие учителя информатики смогут познакомиться с методами и технологиями этой области исследований в искусственном интеллекте.

1. Инженерия знаний - приёмы структуризации и формализации знаний
1.1. Определения знаний и приобретения знаний человеком

Знания являются неотъемлемой и существенной составляющей деятельности человека. Что такое знания и их свойства можно определять по-разному, но все эти определения не взаимоисключающие, но дополняющие друг-друга. Приведём некоторые из них.

Знание - проверенный практикой и удостоверенный логикой результат познания действительности, отраженный в сознании человека в виде представлений, понятий, суждений и теорий. Знания формируются в результате целенаправленного педагогического процесса, самообразования и жизненного опыта. По Д.А.Поспелову для знаний характерны внутренняя интерпретируемость, структурированность, связанность и взаимная активность.

Можно выделить здравый смысл и научное знание. Здравый смысл - основанные на повседневном опыте знания и взгляды психически здоровых людей на окружающую среду и самих себя. Научное знание - система знаний о законах природы, общества, мышления. Научное знание составляет основу научной картины мира и отражает законы его развития. Научное знание:

· является результатом постижения действительности и когнитивной основой человеческой деятельности;

· социально обусловлено;

· обладает различной степенью достоверности.

Научные знания добываются путём научной деятельности (науки). Научная деятельность - это интеллектуальная деятельность, направленная на получение и применение новых знаний для:

· решения технологических, инженерных, экономических, социальных, гуманитарных и иных проблем;

· обеспечения функционирования науки, техники и производства как единой системы.

Можно выделить также формальные знания или знания - в информатике. Знания - в информатике - вид информации, отражающей опыт специалиста (эксперта) в определенной предметной области, его понимание множества текущих ситуаций и способы перехода от одного описания объекта к другому.

Кроме знаний существует также индивидуальный опыт. Опыт - это совокупность знаний и умений, приобретенных индивидом на основе и в процессе непосредственного практического взаимодействия с внешним миром. Часть индивидуального опыта является повседневное знание. Повседневное знание - это знание:

· основанное на здравом смысле и повседневном опыте;

· являющееся ориентировочной основой поведения человека в обыденной жизни.

Повседневное знание - в феноменологической социологии - основа научного знания и теоретических абстракций.

Существует также и здравый смысл - основанные на повседневном опыте знания и взгляды психически здоровых людей на окружающую среду и самих себя.

Следует отличать от знаний информацию. Например, по законодательству РФ, информация - это сведения о лицах, предметах, фактах, событиях, явлениях и процессах независимо от формы их представления. Информация уменьшает степень неопределенности, неполноту знаний о лицах, предметах, событиях и т.д.

Но в информатике более популярно другое определение. Информацией (от лат. Informatio -- «научение», «сведение», «оповещение») называется опосредованный формами связи результат отражения изменяемого объекта изменяющимся с целью сохранения их системной целостности. Информация первична и содержательна -- это категория, поэтому в категориальный аппарат науки она вводится портретно -- описанием, через близкие категории: материя, система, структура, отражение. В материальном мире (человека) информация материализуется через свой носитель и благодаря нему существует. Сущность материального мира предстаёт перед исследователем в единстве формы и содержания. Передаётся информация через носитель. Материальный носитель придаёт информации форму. В процессе формообразования производится смена носителя информации. Определения термин информация не имеет, так как не является понятием. Существует информация в каналах связи систем управления. Не следует путать категорию информация с понятием знание. Знание определяется через категорию информация.

В XX веке слово «информация» стало термином во множестве научных областей, получив особые для них определения и толкования.

Также, наряду с понятиями знание и информация существует понятие «данные». Данные - это сведения:

· полученные путем измерения, наблюдения, логических или арифметических операций;

· представленные в форме, пригодной для постоянного хранения, передачи и (автоматизированной) обработки.

Данные -- это представление фактов и идей в формализованном виде, пригодном для передачи и обработки в некотором информационном процессе. Данные - это выделенная (из системы, благодаря обособленности существования носителя) информация.

Для передачи знаний человеку используется обучение. Обучение - это целенаправленный и планомерный процесс передачи и усвоения знаний, умений, навыков и способов познавательной деятельности человека. Обучение - относительно постоянное изменение в человеческом поведении или способностях, являющееся следствием опыта.

От обучения можно отделить понятие «научение». Научение - в широком смысле - это класс психологических процессов, обеспечивающих формирование новых приспособительных реакций. Научение - в узком смысле - процесс и результат приобретения индивидуального опыта. Путем научения приобретаются:

· знания, умения и навыки у человека;

· новые формы поведения у животных.

Существует также инструментальное научение - научение, происходящее:

· за счет спонтанного порождения организмом множества разнообразных реакций на один и тот же стимул или ситуацию

· с последующим закреплением только тех реакций, которые оказались наиболее удачными с точки зрения полученного эффекта.

В процессе научения вырабатываются навыки. Навык - это последовательность развертывания во времени и пространстве действий и операций:

· выработанная в процессе обучения и тренировки;

· доведенная до автоматизма;

· оптимальная для некоторого вида деятельности.

В основе формирования навыка лежит образование динамического стереотипа. Устойчивость навыка зависит от особенностей памяти. Различают двигательные, сенсорные и интеллектуальные навыки.

1.2. Виды знаний и способы их представления

Существуют различные определения понятия «знания». В одном из наиболее емких определений под знаниями понимают формализованную информацию, на которую ссылаются или которую используют в процессе решения задачи. Знание о предметной области включает описание объектов, их окружения, необ-ходимых явлений, фактов, а также отношений между ними. Общение с ЭВМ на уровне знания предопределяет возможность ввода в машину и использование ею некоторой совокупности взаимосвязанной информации. Сложность понятия «знание» заключена в множественности его носителя и неразрывности с поня-тием «данные». Выделяют несколько уровней формализации знания о предмет-ной области: знания в памяти человека; знания в форме языковой модели пред-метной области, используемые человеком и зафиксированные на физических носителях с использованием контекстно-зависимых языков, графических обра-зов и т. п.; знания, формализованные для их представления при использовании в ЭВМ; фактографические сведения или данные.

1.2.1. Виды знаний
Фактические и стратегические знания

Знания определяются как «...основные закономерности предметной облас-ти, позволяющие человеку решать конкретные производственные, научные и другие задачи, то есть факты, понятия, взаимосвязи, оценки, правила, эвристики (иначе фактические знания), а также стратегии принятия решения в этой обла-сти (иначе стратегические знания)».

Факты и эвристики

Некоторые авторы разделяют знания на две большие категории: факты и эврис-тики. Первая категория (факты) указывает на хорошо известные в той или иной предметной области обстоятельства. Такие знания еще называют текстовыми, имея в виду достаточную их освещенность в специальной литературе и учебниках. Вторая категория знаний (эвристики) основывается на индивидуальном опыте специалиста (эксперта) в предметной области, накопленном в результате многолетней практики. Эта категория нередко играет решающую роль при построе-нии интеллектуальных программ. Сюда относятся такие знания, как «способы удаления бесполезных гипотез», «способы использования нечеткой информации», «способы разрешения противоречий» и т. п.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8

© 2003-2013
Рефераты бесплатно, курсовые, рефераты биология, большая бибилиотека рефератов, дипломы, научные работы, рефераты право, рефераты, рефераты скачать, рефераты литература, курсовые работы, реферат, доклады, рефераты медицина, рефераты на тему, сочинения, реферат бесплатно, рефераты авиация, рефераты психология, рефераты математика, рефераты кулинария, рефераты логистика, рефераты анатомия, рефераты маркетинг, рефераты релиния, рефераты социология, рефераты менеджемент.