Представление знаний в информационных системах

В результате изучения дисциплины «Представление знаний в информационных системах» студенты должны:

знать:

• базовые понятия в области представления знаний;

• основные модели представления знаний и правила вывода в рамках этих моделей;

• методы использования нечетких знаний;

• назначение, структуру и правила функционирования экспертных систем;

• примеры реализации экспертных систем в среде Windows.

уметь:

• ориентироваться в различных типах интеллектуальных систем, в различных методах представления знаний, переходить от одного метода к другому;

• формализовать знания экспертов с применением различных методов представления знаний,

• ставить задачу построения экспертной системы для решения задачи выбора вариантов в плохо формализуемой предметной области;

иметь представление:

• о методах разработки продукционных баз знаний для решения задачи выбора вариантов в плохо формализуемой предметной области;

• о возможностях языка логического программирования Пролог для построения простейших экспертных систем.

Рабочая программа итогового междисциплинарного экзамена

Раздел 1. Теория информационных процессов и систем

Основные понятия и определения

Понятия информационных процессов и систем. Основные задачи теории информационных систем (ИС). Краткая историческая справка. Предмет изучения дисциплины; ее связь с другими дисциплинами учебного плана. Терминология теории систем. Система, элемент, подсистема. Структура и связь. Иерархия; состояние, поведение. Равновесие, гомеостаз и гомеокинез. Внешняя среда, открытые и закрытые системы. Модель и цель системы. Управление. Информационные динамические системы и системы управления.

Виды информационных систем. Понятие ИС. Классификация ИС: по виду формализованного аппарата представления (детерминированные, стохастические); по сложности структуры и поведения; по степени организованности («хорошо» и «плохо» организованные, самоорганизующиеся).

Системообразующие свойства информационных систем. Системный подход и системный анализ. Целостность и интегративность. Иерархичность. Эквифинальность (предельные возможности). Закономерности целеобразования и осуществимости ИС. Системный подход и системные исследования. Системный анализ.

Моделирование информационных систем

Основы моделирования системы. Общие свойства моделей. Роль моделирования в деятельности человека. Типы моделей систем: модель "черный ящик", модель состава, модель структуры. Структурная и функциональная схемы. Количественное описание моделей - шкалирование, вероятностное и нечеткое описание. Энтропия и информационные характеристики источника сообщений. Количество и скорость передачи информации: по дискретному и по непрерывному каналам. Пропускная способность канала.

Уровни представления информационных систем

Характеристики уровней представления ИС: лингвистический, теоретико-множественный, абстрактно-алгебраический, динамический, логико-математический. Кибернетический подход к описанию ИС. Процесс управления как информационный процесс.

Теоретико-множественное описание информационных систем. Система как отношение на множествах. Временные и алгебраические системы.

Динамическое описание информационных систем. Модели ИС «вход-выход» и «вход-состояние-выход». Детерминированные ИС без последействия и с последействием. Стохастические системы.

Агрегативное описание информационных систем. Понятие агрегата. Операторы выходов и переходов агрегата. Агрегат как случайный информационный процесс. Кусочно-непрерывные и кусочно-линейные агрегаты. Виды связей между агрегатами системы. Принцип минимальности информационных связей агрегатов.

Принципы построения иерархических информационных систем

Основные типы иерархии. Стратифицированное описание. Многослойные ИС. Координация.

Введение в теорию принятия решений

Основные понятия теории принятия решений. Информационные модели принятия решений. Критериальный метод, бинарные отношения, функции выбора. Современные вычислительные методы теории принятия решений. Принятие решения в условиях неопределенности (игровые методы, статистические методы, методы нечеткой логики). Групповые и экспертные методы принятия решения.

Декомпозиция и синтез информационных систем

Анализ и синтез в информационных системах. Модели систем как основания декомпозиции. Алгоритмизация процесса декомпозиции. Процедуры синтеза информационных систем. Формулирование проблемы, выявление целей, формирование критериев, генерирование альтернатив.

Информационные динамические системы

Особенности динамики нелинейных ИС. Странные аттракторы. Элементы теории бифуркаций. Математические модели теории катастроф. Динамический хаос. Фрактальные структуры. Самоорганизация в распределенных ИС. Потенциальные возможности динамического хаоса при передаче информации.

Перспективы развития информационных систем

Возможность использования теории систем в практике проектирования информационных систем. Тенденции и перспективы развития информационных процессов и систем.