Понятие интеллектуальной информационной системы (ИИС), основные свойства. Классификация ИИС. Современное состояние и перспективны направления развития интеллектуальных систем.

Поняття як форма знань відображає об'єктивний хід діяльності, внаслідок якої воно утворюється в свідомості людини: а) чуттєве сприймання; б) засвоєння чи актуалізація уявлень про окремі об'єкти чи їх групи; в) розумова діяльність, спрямована на виявлення істотних ознак і внутрішніх зв'язків; г) узагальнення і словесне вираження змісту поняття; ґ) введення терміна, яким позначається поняття; д) включення поняття в систему засвоєних знань.

Алгоритм діяльності щодо освоєння понять, вікові особливості психічної діяльності дітей визначають умови формування природознавчих понять, а саме:

1. Організацію чуттєвого сприймання ознак, властивостей предметів або явищ, формування уявлень про них або актуалізацію раніше сформованих уявлень.

2. Організацію розумової діяльності, спрямованої на виокремлення істотних ознак.

3. Забезпечення узагальнення і словесного вираження змісту поняття, позначення його відповідним терміном.

4. Організацію закріплення сформованого поняття шляхом репродуктивного відтворення його змісту.

5. Організацію застосування засвоєного поняття у подібних і нових ситуаціях.

 

Термінологічна робота.

Термін – це слово чи словосполучення, яке точно характеризує поняття і його співвідношення з іншими поняттями в межах спеціальної сфери. Термін має дві функції: він називає предмет і відображає істотні ознаки змісту поняття.

Термінологічна робота передбачає такі прийоми:

1. Проговорення термінів вголос.

2. Робота над засвоєнням орфографії нових термінів.

3. З’ясування етимології (походження терміну) та його семантики (значення).

4. Запис терміну на дошці.

5. Тренувальні вправи зі співвідношення терміну з поняттям.

6. Морфологічний і фонетичний аналіз термінів в різних учбових ситуаціях.

 

Керівництво пізнавальною діяльністю учнів при формуванні понять.

Формування нових понять — найскладніший вид пізнавальної діяльності учнів, який потребує безпосереднього керівництва ним з боку вчителя.

Суть керування пізнавальною діяльністю учнів при формуванні понять полягає у:

- допомозі дітям у певному матеріалі (текстах, зображеннях, натуральних об'єктах, результатах спостережень) виділити основні ознаки, узагальнити їх, зробити висновки, дати доступне дітям визначення нового поняття;

- зіставленні сформованого нове поняття з тими, які були раніше засвоєні дітьми, і тим самим введенні його в загальну систему понять;

- проведенні роботи на закріплення нового поняття

Робота на закріплення нового поняття передбачає:

- використання різних видів роботи з підручником (читання статті і відповідей на запитання, складання плану до статті, складання розповіді за планом, знаходження ключових понять у тексті та їх визначень, опис малюнку тощо);

- виконання завдань робочого зошита (заповнення схем, таблиць, німих малюнків, доповнення речень і текстів, відповідей на запитання, розгадування кросвордів тощо);

- проведення дидактичних ігор на закріплення основних термінів і понять уроку;

- розгадування ребусів;

- самостійне проведення досліду та його опис тощо.

5. Повторення в процесі викладання природознавства.

У процесі формування понять важливе значення має система повторення, яка сприяє розвитку понять і дозволяє встановити зв’язки між поняттями одиничними і загальними, конкретними і абстрактними. Під час вивчення нових понять доцільно опиратись на наявні в учнів знання, які вони одержали під час вивчення курсу «Природознавство» (внутрішньопредметні зв’язки) та інших предметів початкової школи (міжпредметні зв’язки). Така робота сприяє формуванню в учнів в корі головного мозку широких асоціативних зв’язків, що позитивно впливає на розвиток мислення, а знання стають міцніші і довше зберігаються в пам’яті.

 

6. Методика формування умінь у курсі «Природознавство».

 

Важливим компонентом початкової природничої освіти є уміння - готовність особистості на основі засвоєних знань і навичок виконувати діяльність, що складається з упо­рядкованого ряду розумових та практичних дій, спрямованих на досягнення усвідомленої мети.

Формування умінь відбу­вається за такими етапами (заП.Гальпериним ):

1. Усвідомлення учнями мети дії. Мотивація виконання.

2_.Засвоєння орієнтовної основи дій - способу виконання (інструкція, алгоритм, план).

3. Виконання дії в матеріальній або матеріалізованій формі
(за зразком учителя).

4. Проговорення кожної дії (коментар).

5. Етап засвоєння розумових дій (перехід зовнішнього мов­
лення у внутрішнє).

Під час вивчення курсу «Природознавство» в учнів формуються загальнонавчальні (ор­ганізаційно-практичні, інтелектуальні) та предметні (спе­ціальні) уміння. У програмах з курсу «Природознавство» ці уміння об’єднані у певні групи відповідно до способу виконання завдань, його суті і значення. Такими групами предметних умінь і навичок є: групування, робота в групі, дотримання правил поведінки, презентація розв’язання завдань, ведення спостережень, передбачення, дослідження, вимірювання, фіксування, орієнтування тощо.

Формування в учнів вказаних практичних умінь та навичок відбувається під час проведення спостережень, виконання робіт у куточку живої природи, практичних робіт і дослідів, моделювання об’єктів і ситуацій, сюжетно-рольових ігор тощо.

Засоби формування вмінь у процесі вивчення освітньої галузі «Людина і світ» (за О.Лінник)

Уміння	Засоби формування
Загальнонавчальні
Організаційно-практичні
працювати з літературними джерелами	- завдання при роботі з підручником „Знайди головне"; „Знайди відповідь на запитання"; „Знайди визначення слова" тощо; - пошукові завдання при роботі з енциклопедією, довідниками
працювати з таблицями, графіками, схемами	- створення інтелектуальних карт, моделей, схем; - заповнення таблиць
діяти за алгоритмом	- надання алгоритмів до користування приладами, обладнанням, створення проектів; - залучення дітей до створення власних алгоритмів
правильно оформлювати практичні роботи	- надання зразків, чітких інструкцій, алгоритмів; - контроль за правильним, акуратним оформленням
Інтелектуальні
аналізувати об'єкти природи	завдання та запитання у процесі спостереження (натуральні об'єкти або їх зображення): „Назвіть, якого кольору яблуко, листок, квітка"; „У чому подібність листків берези і верби?"
порівнювати об'єкти природи	на основі спостережень діємо за таким алгоритмом: а) виділити частини об'єкта; б) визначити подібні та відмінні риси; в) зробити висновок, що в предметах спільного, що відмінного
виділяти істотні ознаки	- у процесі роботи з колекціями, схемами або спостережень за натуральними об'єктами ставимо такі запитання: „Що є спільного в усіх цих рослин?" „Чим укрито тіло всіх птахів" тощо; - ігри з м'ячем „3 слова про головне"
установлювати причинно-наслідкові зв'язки	- на основі спостережень за природними явищами; завдання при роботі з текстами та малюнками: «Що відбулося спочатку, а що потім?», «Закінчіть речення» тощо; - ігри «Чомучки», «Бюро прогнозів»
класифікувати об'єкти природи	вправи та ігри на об'єднання об'єктів у групи за різними спільними ознаками
ставити пізнавальні запитання	- складання запитань до текстів підручника, до малюнків; - стимулювання запитань до учнів, що доповідають; - залучення до участі у полілогах та дискусіях; - організація групової роботи
уміння доводити судження	- інтерактивні вправи „Поляризація думок", „Прес", „Займи позицію", „Зміни позицію"; - залучення до участі у полілогах та дискусіях; - організація групової роботи
Предметні
складати описи об'єктів	- складання описів за наданим алгоритмом на основі спостережень; - створення лексичних полів до природничих об'єктів; - складання казок-описів, творів-описів
проводити спостереження та досліди в природі	- організація спостережень у природничому кутку та на екскурсії за наданим алгоритмом; - систематичне проведення дослідно-експериментальної роботи; - залучення до висунення гіпотез; - стимуляція до проведення самостійних дослідів
створювати моделі	- побудова графічних моделей за розповіддю вчителя; - складання розповіді за моделлю; - заселення (на макеті, схемі) водойми чи іншої екосистеми відповідними рослинами, тваринами; - створення ланцюжку часу; - складання морфологічних таблиць
фіксувати спостереження	- знайомство з умовними позначками; - ведення календарів погоди та природи; - ведення щоденників спостережень; - замальовування, фотографії; - складання казок та творів на основі спостережень
користуватися вимірювальними приладами (термометром, компасом, гномоном, флюгером)	- надання алгоритмів та інструкцій; - практичні завдання та ігри; - фенологічні спостереження та їх фіксація
орієнтуватися у просторі	- вивчення природних ознак; - вправи та ігри на екскурсіях та географічному майданчику
працювати із планом, географічною картою та глобусом	- практичні та творчі роботи; - вправи та дидактичні ігри на орієнтування; - робота з контурною картою; - пошукові завдання під час роботи із планом та картою

7. Зв’язок теорії з практикою.

Зв’язок теорії з практикою у змісті курсу «Природознавство» реалізується через проведення спостережень, екскурсій у музей, на природу і на виробництво, виконання передбачених програмою практичних робіт, дослідів, проектів, які спрямовані на вивчення рідного краю, України, досягнень свого району (області, країни) в різних галузях господарства тощо.

Понятие интеллектуальной информационной системы (ИИС), основные свойства. Классификация ИИС. Современное состояние и перспективны направления развития интеллектуальных систем.

 

 

Идея нейрокибернетики состоит в следующем: единственный объект способный мыслить - это человеческий мозг, поэтому любое «мыслящее» устройство должно каким то образом воспроизводить его структуру. Нейрокибернетика ориентирована на аппаратное моделирование структур, подобных структуре мозга (искусственные нейронные сети). Первые нейросети были созданы в конце 50х годов американскими учеными Розенблатом и Мак-Каллоком.

 

Это направление искусственного интеллекта

ориентировано на поиски алгоритмов решения

интеллектуальных задач на существующих

моделях компьютеров. Были предложены и опробованы следующие алгоритмы:

§Алгоритмы лабиринтного поиска. Поиск осуществляется в некотором графе от входных данных к результирующим. Практического распространения метод не получил.

§Эвристическое программирование – разработка стратегий действий на основе будущих эвристик. Эвристика – некоторое правило, необоснованное теоретически, но позволяющее сократить затраты на поиск решения в пространстве состояний (60г. ХХ в.).

§Метод резолюций, основанный на методах математической логики. Этот подход использован при создании языка Prolog.

 

§ Существенный прорыв в практических приложениях искусственного интеллекта

произошел в середине 70х, когда на смену поискам

универсального алгоритма

мышления пришла идея

моделировать конкретные

знания специалистов – экспертов.

В США появились первые AI

системы, основанные на знаниях или экспертные системы. Пришел новый подход к решению задач искусственного интеллекта – представление знаний. Были созданы системы MYCIN, Dendral, ставшие уже классическими экспертными системами для медицины и химии. Начиная с середины 80х гг. происходит резкая коммерциализация искусственного интеллекта. В России развитие искусственного интеллекта связано с такими фамилиями, как Ляпунов, Поспелов, Маслов и др. В 1988г. создана ассоциация искусственного интеллекта с центром в Москве, Санкт-Петербурге, Новосибирске и др.

 

 

Интеллектуальные системы и методы целесообразно применять для решения плохо структурированных задач, в условиях недостатка информации, ее неполноты и нечеткости.

 

В настоящее время развитие искусственного интеллекта идет по следующим крупным направлениям:

 

§экспертные системы

§нечеткая логика

§нейронные сети

§ассоциативная память

 

§ Представление знаний, разработка систем, основанных на знаниях. Оно связано с разработкой моделей представления знаний, созданием баз знаний, образующих ядро экспертных систем. В настоящее время это направление сливается с инженерией знаний.

 

§Игры и творчество. Это скорее коммерческое направление, т.к. в научном плане эти идеи считаются тупиковыми.

 

§ Разработка естественно – языковых интерфейсов и машинный перевод. Тема машинного перевода была популярна с 50х годов. Первая программа в этой области – переводчик с английского на русский. Основная идея первой программы – пословный перевод, оказалась неплодотворной. В настоящее время используется более сложная модель, включающая несколько блоков для анализа и синтеза сообщений. Анализ включает в себя:

§Морфологический анализ – анализ грамматики;

 

§Семантический анализ – анализ смысла каждого предложения на основе базы знаний предметной области;

 

§Прагматический анализ – анализ смысла предложений в окружающем контексте на основе собственной базы знаний. Синтез включает эти же этапы, но в другом порядке.

 

 

§ Распознавание образов. Это традиционное направление искусственного интеллекта, где каждому объекту ставится в соответствие матрица признаков, по которым происходит распознавание. Это направление близко к машинному обучению и тесно связано с нейрокибернетикой.

 

§ Интеллектуальные роботы. Роботы – это электромеханические устройства, предназначенные для автоматизации человеческого труда. Они подразделяются на роботов с жесткой системой управления (практически все современные промышленные роботы, программные манипуляторы), адаптивных роботов с сенсорными устройствами, самореализующихся или интеллектуальных роботов (конечная цель развития робототехники и основная проблема – проблема машинного зрения).

 

 

§ Специальное программное обеспечение. Разрабатываются специальные языки для решения задач невычислительного плана. Эти языки ориентированы на символьную обработку информации (LISP, PROLOG, SMALLTALK, РЕФАЛ). Помимо этого создаются пакеты прикладных программ для разработки интеллектуальных систем.

§ Обучение и самообучение. Это активно развивающаяся область искусственного интеллекта включает модели и методы, ориентированные на автоматическое накопление знаний на основе анализа и обобщения данных.

ТЕМА 2:
Методы представления знаний. Предметное (фактуальное) и проблемное (операционное) знания. Декларативная и процедурная формы представления знаний.
(4 часа)

 

ØДанные и знания.

ØПредметное (фактуальное) и проблемное (операционное) знания.

ØДекларативная и процедурная формы представления знаний.

ØМодели представления знаний.

ØПродукционные модели.

ØФреймовые сети.

ØСемантические сети.

 

При обработке на ЭВМ данные трансформируются, условно проходя следующие этапы:

nД1 – данные, как результат измерений и наблюдений

nД2 – данные на материальных носителях (таблицы, протоколы, справочники)

nД3 – модели данных в виде диаграмм, графиков, функций

nД4 – данные в компьютере на языке описания данных

nД5 – базы данных на машинных носителях информации

 

Знания основаны на данных, полученных эмпирическим путем. Они представляют собой результат мыслительной деятельности человека, направленный на обобщения его опыта, полученного в результате практической деятельности.

 

 

n на основе интенсионала – определения понятия через соотнесение с понятием более высокого уровня абстракции с указанием специфических свойств. Интенсионалы формулируют знания об объектах

n на основе экстенсионала – соотношение с понятиями более низкого уровня абстракции или перечисление факторов относящихся к определённому объекту.Пример: «Понятие ПК» его интенсионал: ПК – дружественная ЭВМ, которую можно поставить на стол и купить менее чем за 2000$. Экстенсионал: ПК – Mac, IBM PC, Sincler.

 

Знания бывают:

nПоверхностные – знания о видимых взаимосвязях между отдельными событиями и факторами в предметной области.

 

nГлубинные – абстракции, аналоговые схемы отображающие структуру и природу процессов в данной предметной области. Эти знания объясняют явления и могут использоваться для прогнозирования поведения объектов.