Umelá inteligencia a expertné systémy

Vyučujúci

Zaradený v študijných programoch

Výsledky vzdelávania

Po absolvovaní predmetu má mať študent :
Znalosti
A. Orientovať sa v oblasti umelej inteligencie a jej využitia v hospodárskej praxi.
B. Porozumieť princípom deklaratívneho programovania a rozdielom oproti procedurálnemu prístupu.
C. Porozumieť potrebám rôznych spôsobov reprezentácie poznatkov v UI, aby boli vhodné na spracovanie pri nedeterministických rozhodovacích úlohách.
D. Rozlíšiť typy znalostných úloh v praxi a porozumieť možnostiam ich riešenia pomocou vhodných typov systémov.
E. Orientovať sa v používaní znalostných a expertných systémov s dôrazom na ich základné funkcie.
Zručnosti
F. Aplikovať základné techniky získavania znalostí od doménového experta a chápať životný cyklus tvorby expertného systému v podnikovej praxi.
G. Prakticky odpovedať na základné otázky znalostného inžinierstva pri návrhu a nasadzovaní znalostných a expertných systémov.
H. Vytvárať jednoduché programy v jazyku podporujúcom pravidlovú (rule-based) paradigmu a pracovať s jeho prepojeniami na aplikácie v iných programovacích jazykoch.
Spôsobilosti
A. Samostatne posúdiť vhodnosť využitia umelej inteligencie v konkrétnych podnikových situáciách.
C. Navrhnúť vhodný spôsob reprezentácie poznatkov pre zvolený typ rozhodovacej úlohy.
D. Analyzovať znalostné úlohy a identifikovať vhodný typ znalostného alebo expertného systému pre ich riešenie.
F. Implementovať postupy znalostného inžinierstva od získavania znalostí až po návrh expertného riešenia.
H. Integrovať jednoduché pravidlové programy do širšieho softvérového prostredia a porozumieť ich interakcii s aplikáciami v iných jazykoch.

Stručná osnova predmetu

1. Úvod do umelej inteligencie, história, nové technológie, význam umelej inteligencie v praxi.
2. Vymedzenie pojmov dáta, informácie, poznatok, kompetencie v podniku. Úvod do programovania v CLIPSe.
3. Pojem znalostného agenta, princípy jeho fungovania a základná architektúra agenta, deklaratívne programovanie. Odlišnosti deklaratívneho programovania a štruktúrovaného programovania.
4. Prehľadávanie stavového priestoru, základné algoritmy prehľadávania a ich súvis s fungovaním znalostným agenta. Súvislosť prehľadávania stavového priestoru a prostredím CLIPS.
5. Báza znalostí a reprezentácia poznatkov, typy reprezentácií poznatkov od logiky k pravidlovým systémom. Práca v CLIPSe s pravidlovými systémami a zoznamami. Porovnávanie vzorov v zoznamoch, skúmanie podmienkovej časti pravidla.
6. Od sémantických sietí a rámcovej reprezentácie poznatkov k objektovému modelovaniu systémov. Využívanie typov reprezentácií v informatike. Tvorba rámcov a v CLIPSe a základné funkcie pre prácu so zoznamami.
7. Klasifikácia znalostných úloh a ich charakteristiky. Znalostné a expertné systémy, rozdielnosti v architektúre. Vysvetľovací modul a jeho význam. Tvorba užívateľských funkcií v CLIPSe, ich volanie a využívanie v pravidlách.
8. Expertné systémy a úvod do znalostného inžinierstva. Význam Expertných systémov v praxi (napr. Business rule Engine). Vysvetľujúca umelá inteligencia a jej význam pri strojovom učení.
9. Tvorba príkladov v prostredí COOL, tvorba tried, inštancií a predávanie správ medzi triedami, základná OO filozofia modelovania v umelej inteligencii a jej význam, porovnávanie vzorov prostredníctvom objektov.
10. Neštandardné funkcie v CLIPSe, ich použitie v konkrétnych príkladoch (forall, exists, foreach, do-for-all-facts etc.) Porovnávanie rôznych riešení príkladov.
11. Programovanie stromov pomocou pravidiel, vplyv podmienok pravidiel na chod programu, príprava úloh na projekty. Úlohy manažmentu ako plánovanie, rozvrhovanie, diagnostika, predikovanie, priraďovanie, hodnotenie a ich modelovanie.
12. Práca v skupinách na záverečných projektoch, práca s modelovaním v znalostnom inžinierstve.
13. Prezentácia skupinových záverečných projektov. Príklady profesionálnych nástrojov na tvorbu expertných systémov

Odporúčaná literatúra

1. Návrat, P. a kol. Umelá inteligencia, STU, Edícia učebných textov informatiky a informačných technológií, 2011
2. Kelemen, J. Pozvanie do znalostnej spoločnosti, IURA Edition, 2007
3. Dvořák, J., Expertní systémy, 2004. Dostupné na: http://www.uai.fme.vutbr.cz/~jdvorak/Opory/ExpertniSystemy.pdf (dostupné 21.10.2021)
4. Svátek, V. Ontologie a www. Dostupné na: http://nb.vse.cz/~svatek/onto-www.pdf (dostupné 20.10.2021)
5. Riley, G. CLIPS- A Tool for Building Expert Systems, 2013, Dostupné na: http://clipsrules.sourceforge.net/ (dostupné 20.10.2021)
6. Negnevitsky, M., Artificial Intelligence A Guide to Intelligent Systems, Pearson, 2011
7. Benson, M., Handbook of Expert Systems, Clanrye Intl, 2015
8. Norvig, P., Russell, S., Artificial Intelligence: A Modern Approach, Global Edition, 2021
9. Elektronický kurz Umelá inteligencia a expertné systémy, LMS Moodle Ekonomickej Univerzity, dsotupné na: https://moodle.euba.sk/course/view.php?id=2

Sylabus predmetu

1. Úvod do umelej inteligencie, história, nové technológie, význam umelej inteligencie v praxi. 2. Definícia pojmov dáta, informácie, znalosti, kompetencie v podniku a ich súvislosť so štruktúrovaním v informatike. Úvod do programovania v CLPS. 3. Koncept znalostného agenta, princípy jeho fungovania a základná architektúra agenta, deklaratívne programovanie. Rozdiely medzi deklaratívnym a štruktúrovaným programovaním. 4. Vyhľadávanie v stavovom priestore, základné vyhľadávacie algoritmy a ich súvislosť s fungovaním znalostného agenta. Vzťah medzi vyhľadávaním v stavovom priestore a prostredím CLIPS. 5. Znalostná báza a reprezentácia znalostí, typy reprezentácií znalostí od logiky po systémy založené na pravidlách. Práca so systémami založenými na pravidlách a zoznamami (hodnoty viacerých polí) v CLIPS. Porovnávanie vzorov pre hodnoty viacerých polí, skúmanie podmienok v pravidle. 6. Od sémantických sietí a reprezentácie znalostí založenej na rámcoch k modelovaniu objektových systémov. Použitie reprezentácií znalostí v informatike. Vytváranie rámcov a tried v CLIPS a základné funkcie viacerých polí. 7. Klasifikácia znalostných úloh a ich charakteristiky. Znalostné a expertné systémy, rozdiely v architektúre. Vysvetľujúci modul a jeho význam v ES. Používateľské funkcie v CLIPS, ich volanie a používanie v pravidlách. 8. Expertné systémy a úvod do znalostného inžinierstva. Význam expertných systémov v praxi (napr. Business Rule Engine). Vysvetľujúca umelá inteligencia a jej význam v strojovom učení. 9. Vytváranie príkladov v prostredí COOL, triedy, inštancie a odosielanie správ medzi triedami, základná objektovo orientovaná filozofia modelovania v umelej inteligencii a jej význam, porovnávanie vzorov s objektmi. 10. Neštandardné funkcie v CLIPS, ich použitie v konkrétnych príkladoch (forall, exists, foreach, do-forall-facts atď.). Porovnanie rôznych riešení v príkladoch. 11. Programovanie stromov pomocou pravidiel, vplyv podmienok pravidiel na chod programu, príprava úloh pre projekty. Riadiace úlohy ako plánovanie, rozvrhovanie, diagnostika, predikcia, priradenie, hodnotenie a ich modelovanie. 12. Práca v skupinách na záverečných projektoch, práca s modelovaním znalostného inžinierstva. 13. Prezentácia skupinových záverečných projektov. Príklady profesionálnych nástrojov na vývoj expertných systémov.

Podmienky na absolvovanie predmetu

Podmienky na absolvovanie predmetu:
- záverečná skúška – písomná forma, 60% (absolvovanie skúšky znamená získanie min. 51% z hodnotenia skúšky). Skúška pozostáva z dvoch častí: overenie teoretických vedomosti (test s rôznymi typmi otázok). Teoretickou časťou sa overuje dosiahnutá úroveň výsledkov vzdelávania A., D, E, F, G. Overenie praktických zručností (tvorba programu v CLIPSe), kde sa overuje úroveň výsledkov vzdelávanie B, C, H.
Cvičenia
- samostatná práca a priebežné testy 15%,
- práca v malých tímoch: spracovanie a prezentácia seminárnej témy 10%, práca na záverečnom projekte a jeho obhajoba 15%
Spolu: 40%
Hodnotením samostatnej práce a hodnotením práce v tímoch sa rozvíjajú a hodnotia nasledovné výsledky vzdelania: B., C., D., G., H.

Pracovné zaťaženie študenta

Pracovné zaťaženie študenta (v hodinách):
4 kreditov x 26 hodín = 104 hodín
Rozdelenie študijného zaťaženia:
Účasť na seminároch: 26 hodín
Príprava na semináre: 14 hodín
Príprava projektu:20 hodín
Príprava na záverečnú skúšku: 44 hodín

Jazyk, ktorého znalosť je potrebná na absolvovanie predmetu

slovenský

Dátum schválenia: 04.03.2025

Dátum poslednej zmeny: 06.11.2025

Dátum schválenia: 04.03.2025

Dátum poslednej zmeny: 06.11.2025