МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ

РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Институт математики и компьютерных наук

Кафедра математики и информатики.
Курсовая работа

По дисциплине: «Основы программирования»
На тему:

Интеллектуальные системы: назначение, принципы построения, функциональные возможности, методы приобретения знаний.
ВЫПОЛНИЛ: студентка 393 группы

Сазонова Оксана.

ПРОВЕРИЛА: ст. преподаватель

Кафедры МиИ

Трофимова Т. Ю
Тюмень, 2010

Оглавление

Оглавление. 2

Введение. 3

Глава 1. Интеллектуальные системы: назначение, принципы построения, функциональные возможности, методы приобретения знаний. 3

§ 1. 1. Назначение интеллектуальных систем.. 3

§ 1. 2. Принципы построения и организации интеллектуальных систем.. 3

п. 1. 2. 1. Принцип системности. 3

п. 1. 2. 2. Принцип иерархичности. 3

п. 1. 2. 3. Принцип многоканальности. 3

п. 1. 2. 4. Принцип адаптивности. 3

п. 1. 2. 5. Принцип взаимности функциональных и структурных свойств. 3

п. 1. 2. 6. Принцип эквифивальности. 3

п. 1. 2. 7. Принцип динамического самопрограммирования. 3

§1. 3. Функциональные возможности интеллектуальных систем.. 3

§1. 4. Методы приобретения знаний. 3

п. 1. 4. 1. Категории знаний. 3

§ 1. 5. Виды интеллектуальных систем. 3

п. 1. 5. 1 Экспертные системы.. 3

п. 1. 5. 2 Гибридные интеллектуальные системы.. 3

п. 1. 5. 3 Интеллектуально - информационные системы. 3

Глава 2. Разработка программного продукта «Игра «100 спичек». 3

§ 2. 1. Постановка задачи. 3

§ 2. 2. Техническое описание программы. 3

§ 2. 3. Инструкция пользователя. 3

§ 2. 4. Структура программы. 3

Заключение. 3

Приложение 1. Блок-схема. 3

Приложение 2. Код программы. 3

Список иллюстраций. 3

Список используемой литературы. 3

Введение

Интеллект (от латинского intellectus - познание, понимание, рассудок) - способность мышления, рационального познания. Естественным примером интеллек­туальной системы является человек. Задачи, которые решает человек в своей практической деятельности на основе мышления, относятся к интеллектуальным. Дея­тельность человека, особенно интеллектуальная (творческая), еще изучена недостаточно, принципы и методы ее объясняются неоднозначно. Многочисленные попытки понять и использовать феномен интеллекта в практических целях имеют заманчивые перспективы и становятся все более и более реальными.

Будем называть систему, способную решать интеллектуальные задачи, интеллектуальной системой (ИС). К числу основных интеллектуальных задач по аналогии с деятельностью человека можно отнести задачи распознавания (образов, ситуаций, сцен, состояний), обучения и планирования поведения (принятия решений). В этом плане интеллектуальными называют еще системы, обладающие способностью к обучению и изменению своего поведения в результате обучения.

Целью данной курсовой работы является изучение интеллектуальных систем, их назначение. Принципы построения интеллектуальных систем, их функциональные возможности и методы приобретения знаний в интеллектуальных системах.

Актуальность этой темы заключена в том, что в настоящее время человека окружает огромное число различных интеллектуальных систем, которые помогают ему в решении различных задач.

Другой целью является разработка программного продукта «Игра «100 спичек» с целью отработки навыков в области программирования

Глава 1. Интеллектуальные системы: назначение, принципы построения, функциональные возможности, методы приобретения знаний.

§ 1. 1. Назначение интеллектуальных систем

В настоящее время развитие науки и техники достигло такого уровня, когда становится уже реальным создание искусственного интеллекта, или точнее, моделирование (имитация) возможностей и способностей человека, а решение указанных основных задач с помощью программных и аппаратных средств. Системы Искусственного интеллекта(ИИ) должны воспроизводить функции естественного интеллекта. Поэтому изучению систем ИИ должно предшествовать рассмотрение основных свойств и особенностей естественного интеллекта для того, чтобы понять и использовать свойства биологических систем для решения технических проблем. Кибернетическое изучение живого помогает раскрыть как общие законы функционирования сложных систем, так и частные свойства отдельных органов и организма в целом с точки зрения происходящих в живых, существах информационных процессов и процессов управления.

Новое поколение систем - интеллектуальные системы (ИС) - вызвало к жизни другие принципы организации компонентов систем, появились иные понятия, термины, блоки, не встречавшиеся ранее в разработках и, следовательно, в научной литературе. Интеллектуальные системы способны синтезировать цель, принимать решение к действию, обеспечивать действие для достижения цели, прогнозировать значения параметров результата действия и сопоставлять их с реальными, образуя обратную связь, корректировать цель или управление.

ИС могут решать интеллектуальные задачи, распознавать ситуации (образы), обучаться понятиям и навыкам, формировать модель обстановки (решаемой задачи), планировать поведение (принимать решение), определять управляющие воздействия и осуществлять их обработку. Возможности практической реализации. ИС для решения различных задач зависят, прежде всего от производительности современных ЭВМ.

Характерной чертой уже действующих систем, ориентированных в основном на обработку знаний, является высокий уровень развития их программного обеспечения. С его помощью решаются задачи обработки символьной информации, перебора решений вычислительных и логических задач и построения логического вывода решения с использованием заданных систем правил, работы с БД, высокоскоростной обработки изображений, речи и другие. В настоящее время при разработке ИС все чаще ис­пользуются специализированные аппаратные средства. реализующие в той или иной степени их основные функции.

§1. 4. Методы приобретения знаний.

Динамические свойства ИС могут быть описаны в пространстве состояний. Интеллектуальные операторы, реализующие восприятие, представление, формирование понятия, суждения и умозаключения в процессе познания, являются формальным средством обработки сведений и знаний, а также принятия решения. Все эти аспекты должны быть положены в основу построения ДЭС, функционирующих в реальном времени и реальном мире.

Динамическая экспертная система есть некоторое комплексное образование, способное оценивать состояние системы и среды, сопоставлять параметры желаемого и реального результатов действия, принимать решение и вырабатывать управление, способствующее достижению цели. Для этого ДЭС должна обладать запасом знаний и располагать методами решения задач.

п. 1. 4. 1. Категории знаний.

1) концептуальное (на уровне понятий) знание - это знание, воплощенное в словах человеческой речи или, конкретнее, - в научно-технических терминах и, естественно, в стоящих за этими терминами классах и свойствах объектов окружающей среды. Сюда же входят связи, отношения и зависимости между понятиями и их свойствами, причем связи абстрактные, также выраженные словами и терминами. Концептуальное знание - это сфера, главным образом, фундаментальных наук, если учитывать, что понятие есть высший продукт высшего продукта материи - мозга;

2) фактуальное, предметное знание - это совокупность сведений о качественных и количественных характеристиках конкретных объектов. Именно с этой категорией знания связываются термины «информация» и «данные», хотя такое употребление этих терминов несколько принижает их значение. Любое знание несет информацию и может быть представлено в виде данных; фактуальное знание - это то, с чем всегда имели дело вычислительные машины и с чем они больше всего имеют дело до сих пор. Современную форму накопления данных принято называть базами данных. Конечно,  для организации баз данных, для поиска в них нужной информации надо опираться на концептуальное знание;

3) алгоритмическое, процедурное знание - это то, что принято называть словами «умение», «технология» и др. В вычислительном деле алгоритмическое знание реализуется в виде алгоритмов, программ и подпрограмм, но не всяких, а таких, которые могут передаваться из рук в руки и использоваться без участия авторов. Такая реализация алгоритмического знания называется программным продуктом. Наиболее распространенные формы программного продукта - пакеты прикладных программ, программные системы и другие, ориентированные на конкретную область применения ДЭС.

Организация и использование пакетов прикладных программ базируется на концептуальном знании. Ясно, что концептуальное знание является более высокой, определяющей категорией знания, хотя, с точки зрения практики, другие категории могут казаться более важными. Именно поэтому, вероятно, концептуальное знание редко воплощается в форме, доступной для обработки на вычислительных машинах. А если воплощается, то чаще всего неполно и односторонне. Носителем концептуального знания остается в большинстве случаев человек. Это тормозит автоматизацию многих процессов. Представления концептуального знания, а точнее, системы, реализующие все три категории знания, но выделяющие концептуальное знание на первый план и работающие на основе его интенсивного использования, называются базами знаний.

§ 1. 5. Виды интеллектуальных систем.

п. 1. 5. 1 Экспертные системы

Экспертная система (ЭС, expert system) — компьютерная программа, способная частично заменить специалиста-эксперта в разрешении проблемной ситуации. ЭС начали разрабатываться исследователями искусственного интеллекта в 1970-х годах, а в 1980-х получили коммерческое подкрепление.

В информатике экспертные системы рассматриваются совместно с базами знаний как модели поведения экспертов в определенной области знаний с использованием процедур логического вывода и принятия решений, а базы знаний — как совокупность фактов и правил логического вывода в выбранной предметной области деятельности.

Похожие действия выполняет программа-мастер (wizard). Мастера применяются как в системных программах так и в прикладных для интерактивного общения с пользователем (например, при установке ПО). Главное отличие мастеров от ЭС — отсутствие базы знаний; все действия жестко запрограммированы. Это просто набор форм для заполнения пользователем.

Другие подобные программы — поисковые или справочные (энциклопедические) системы. По запросу пользователя они предоставляют наиболее подходящие (релевантные) разделы базы статей (представления об объектах областей знаний, их виртуальную модель).

п. 1. 5. 2 Гибридные интеллектуальные системы

Под гибридной интеллектуальной системой принято понимать систему, в которой для решения задачи используется более одного метода имитации интеллектуальной деятельности человека. Таким образом ГИС — это совокупность: аналитических моделей,

экспертных систем, искусственных нейронных сетей, нечетких систем генетических алгоритмов, имитационных статистических моделей.

п. 1. 5. 3 Интеллектуально - информационные системы.

Интеллектуальная информационная система (ИИС, англ. intelligent system) — разновидность интеллектуальной системы один из видов информационных систем, иногда ИИС называют системой, основанных на знаниях. ИИС представляет собой комплекс программных, лингвистических и логико-математических средств для реализации основной задачи: осуществление поддержки деятельности человека и поиска информации в режиме продвинутого диалога на естественном языке

Глава 2. Разработка программного продукта «Игра «100 спичек».

§ 2. 1. Постановка задачи.

Требуется разработать программное приложение «Игра 100 спичек». Суть игры: из кучки, первоначально содержащей 100 спичек, двое играющих поочередно берут по несколько спичек: не менее одной и не более десяти. Выигрывает игрок, взявший последнюю спичку. Имеется возможность выбора: игра с компьютером или с другим пользователем.

§ 2. 2. Техническое описание программы.

Язык программирования:  Delphi7, требуемая ОС:  Windows 95 и выше.

§ 2. 3. Инструкция пользователя.

Для правильного отображения кириллицы может потребоваться произвести настройку шрифта следующим образом: нажать Правую Кнопку Мыши на адресной строке, во вкладке “Шрифт” изменить шрифт на Lucida Console и сохранить изменения для всех последующих запусков. Данная программа представляет собой алгоритм, который можно разделить на две составляющих: часть, где описан алгоритм, для игры пользователя и компьютера и часть где описан алгоритм для игры пользователя с другим пользователем.

При запуске файла progacurs_ov.exe пользователь увидит меню:



Рисунок 1 меню программы

После того как он выполнит предложенные действия откроется меню:



Рисунок 2 выбор игрока
После чего начнется сама игра. Если пользователь нажал (1), тогда он будет играть с компьютером. Сначала право хода будет предоставлено самому игроку.



Рисунок 3 ход пользователя

Если игрок ввел число неудовлетворяющее правилам игры, тогда выходит сообщение



Рисунок 4 ошибка ввода

Затем право хода предоставляется компьютеру.



Рисунок 5 ход копьютера
Игра продолжается пока пользователь или компьютер не заберут последнюю спичку после чего выводится сообщение о результате игры.



Рисунок 6 вывод результата

Если пользователь выбрал (2), тогда он будет играть с другим пользователем.

Сначала ход предоставляется игроку №1.


Рисунок 7 ход игрока №1

Затем ходит игрок №2. Если один из игроков ввел число, не удовлетворяющее условиям игры, тогда выводится

сообщение. Игра продолжается пока один из игроков не заберет последнюю спичку. Если спичку забрал игрок №1, тогда выводится сообщение

§ 2. 4. Структура программы.

В начале программы пользователю предоставляется возможность путем ввода значения переменной k выбрать, с кем он будет играть (при k=1, при k=2 , иначе повторяется ввод запроса на выбор значения k). После этого переменной S (общее кол-во спичек требуемых для игры) присваивается значение «100». Затем пользователь путем  ввода значений переменной N выбирает, какое кол-во спичек он хочет взять. Происходит проверка значения переменной N на соответствие условию (при N>=1, при N<=10 иначе повторяется ввод запроса на выбор значения N). Если значение переменной N соответствует заданным условиям, тогда значение переменной S уменьшается на значение переменной N. Если пользователь в начале игры выбрал значение k=1, тогда после его хода осуществляется ход компьютера, значение переменной задается следующим образом N:=Random(10)+1. В случае, когда после хода пользователя значение переменной S<=10, тогда переменной S присваивается значение «0». Пользователь и компьютер будут ходить поочередно, пока значения переменной S не достигнет нуля. После этого происходит вывод результата на экран.

Если пользователь изначально выбрал значение k=2, в этом случае игра осуществляется между двумя пользователями, которые ходят поочередно, все действия производятся аналогично.

Заключение

В процессе изучения материала, относящегося к теме данной курсовой работы, я узнала, что такое интеллектуальные системы, как они применяются, способы построения интеллектуальных систем, какие у них функциональное возможности, какие существуют методы приобретения знаний в интеллектуальных системах.

В заключении стоит отметить, что интеллектуальные системы все больше проникают в жизнь человека и играют очень важную в ней роль. Со временем я считаю, что интеллектуальные системы будут охватывать все сферы человеческой жизни.

Что касается практической части, то мною был разработан программный продукт «Игра «100 спичек».

Таким образом я считаю, что поставленные цели, заявленные во введении мной были выполнены.

Приложение 1. Блок-схема.

Рисунок 8 блок-схема

Приложение 2. Код программы.

program progacurs_ov;

{$APPTYPE CONSOLE}

uses

windows,

CRT;

const InitialCount=100;

var S,N,Player,k: integer; Correct: boolean;

begin

SetConsoleCP(1251);

SetConsoleOutputCP(1251);

writeln('                     ИГРА 100 СПИЧЕК!');

writeln('                      ПРАВИЛА ИГРЫ:');

writeln('         Из кучки, первоначально содержащей 100 спичек,');

writeln('       двое играющих поочередно берут по несколько спичек:');

writeln('             не менее одной и не более десяти.');

writeln('            Выигрывает игрок, взявший последнюю спичку.');

writeln('Данная игра позволяет играть с компьютером или с другим пользователем');

writeln('       Для того, чтобы выбрать нажмите соответствующую цифру');

writeln('         Кол-во спичек выбирается также набором цифр');

writeln;

writeln;

writeln(' Для перехода к игре нажмите Enter');

readln;

ClrScr;

repeat

writeln('     Играть с компьютером (1), играть c человеком (2): ');

readln(k);

correct:=(k>=1) and (k<=2);

if not correct then

writeln('          Неправильно выбрано число игроков');

until correct;

if k=1  then

begin

player:=1;

S:=InitialCount;

ClrScr;

repeat

if Player=1 then

begin

repeat

writeln('         Ваш ход. На столе ',S,' спичек.');

writeln('             Сколько спичек вы берете?');

readln(N);

ClrScr;

Correct:=(N>=1) and (N<=10) and (N<=S);

if not Correct then

writeln('          Неверно! Повторите ввод! ');

until Correct;

ClrScr;

end

else

begin

N:=Random(10)+1;

if N>S then N:=S;

writeln('          Мой ход. Я взял ',N,' спичек');

end;

if S<=10 then S:=0 else S:=S-N;

if Player=1 then

Player:=2

else

Player:=1;

until S=0;  ClrScr;

if Player=1 then

writeln('       ВЫ ПРОИГРАЛИ!!!')

else

writeln('       ВЫ ПОБЕДИЛИ!!!');

readln;

end

else

begin

player:=2;

S:=InitialCount;

ClrScr;

repeat

if Player=2 then

begin

repeat

write('           Ход игрока № 1. На столе ', S,' спичек.');

write ('                Сколько спичек вы берете?');

readln(N);

ClrScr;

Correct:=(N>=1) and (N<=10) and (N<=S);

if not Correct then

writeln('             Неверно! Повторите ввод!');

until Correct;

end

else

begin

repeat

write('           Ход игрока № 2. На столе ', S,' спичек.');

write ('                Сколько спичек вы берете?');

readln(N);

ClrScr;

Correct:=(N>=1) and (N<=10) and (N<=S);

if not Correct then

writeln('             Неверно! Повторите ввод!');

until Correct;

end;

S:=S-N;

if Player=1 then

Player:=2

else

Player:=1;

until S=0;

ClrScr;

if Player=1 then

writeln('           ПОБЕДА ИГРОКА № 1 !!!')

else

writeln('          ПОБЕДА ИГРОКА № 2 !!!');

readln;

end;

readln;

exit;

end.

Список иллюстраций.

Рисунок 1 меню программы.. 3

Рисунок 2 выбор игрока. 3

Рисунок 3 ход пользователя. 3

Рисунок 4 ошибка ввода. 3

Рисунок 5 ход копьютера. 3

Рисунок 6 вывод результата. 3

Рисунок 7 ход игрока №1. 3

Рисунок 8 блок-схема. 3

Список используемой литературы.

1). В. Б. Кудрявцев. Введение в теорию интеллектуальных систем: Учеб. пособие/МаксПресс – М., 2006. – 210 с.

2). Л. С. Болотова. Системы искусственного интеллекта. Теоретические основы и формальные модели представления знаний: Учеб. пособие/ МИРЭА.– М., 2001. – 78 с.

3). Гаврилова Т.А., Хорошевский В.Ф. Базы знаний интеллектуальных систем. – СПб: Питер, 2001.– 384 с.

4). П. Джексон. Введение в экспертные системы.- М.: Изд-во Вильямс, 2001.- 624 с.

5). Искусственный интеллект. Справочник. Книги 1,2,3. –М., 1990

6). Мичи Д., Джонстон Р. Компьютер – творец.- М.: Мир, 1987.- 255 с.

7). Пупков К.А., Коньков В.Г. Интеллектуальные системы. - M.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2003. - 348 с.:ил.