PROGRAMA ANALITICĂ

a disciplinei

SISTEME BAZATE PE CUNOŞTINŢE, SISTEME EXPERT,

DESCOPERIREA CUNOŞTINŢELOR ŞI APLICAŢII MEDICALE

© Copyright H.N. Teodorescu. Copierea acestor materiale fără acceptul scris al autorului poate atrage răspundere civilă şi penală, inclusiv plata de daune.

1. Titularul disciplinei: Prof. dr. Horia-Nicolai Teodorescu, m.c.

2. Tipul disciplinei: impusă

3. Structura  în planul de învăţământ:

4. Proceduri folosite la predare şi aplicaţii; cerinţe la examinarea studenţilor:

Expunere, conversaţie, exemplificare, aplicaţii demonstrative, exerciţii, probleme rezolvate, microproiecte.

5. Conţinutul disciplinei

(În funcţie de timpul disponibil şi de capacitatea de răspuns şi de cunoştinţele anterioare ale audienţei, titularul îşi rezervă dreptul să reducă sau să adauge unele topici predate.)

a) Curs:

§    Prezentare generală SBC - Sisteme bazate pe cunoştinţe, sisteme inteligente, SE - Sisteme expert şi aplicaţii ale acestora. Structura unui SE: baza de date, baza de cunoştinţe, motorul de inferenţă, interfaţa expert, interfaţa cu utilizatorul. Exemple de funcţionare a unui sistem bazat pe cunoştinţe

§    Prezentare generală tipuri de logici: logica binară – propoziţională, logica probabilistică propoziţională, logica nuanţată (vagă, fuzzy). Cunoştinţe şi incertitudine, elemente de logică fuzzy.

§    Date, informaţie şi cunoştinţe. Moduri de reprezentare şi manipulare a cunoştinţelor: prin grafuri, tabele, frame-uri, reţele semantice etc.

§    Elemente principale de teoria grafurilor şi arborilor. Algoritmi de căutare pe grafuri. Comparaţii între grafuri şi arbori. Inferenţa, factorii de certitudine, propagarea incertitudinii într-o reţea de inferenţă. Sistemul expert MYCIN – prezentare generală a celui mai cunoscut SE. Propagarea incertitudinii în lanţul de inferenţă – caz concret: MYCIN.

§    Mulţimi fuzzy şi operaţii cu mulţimi fuzzy, proprietăţile operaţiilor cu mulţimi fuzzy, conceptele de poset şi latice, conceptele de t-normă şi t-conormă. Teorema aproximatorului universal.

§    Implicaţia fuzzy, definirea conectivului "de asemenea", observaţii privind criteriile de definire a conectivelor funcţii caracteristice (funcţii in-out) pentru sisteme nuanţate cu defuzzificare, metode de defuzzificare.

§    Tipuri de reguli. Reguli fuzzy. Utilizarea regulilor fuzzy în sisteme expert. Prioritatea regulilor.

§    Inferenţa fuzzy. Sisteme fuzzy logice de tip Mamdani (cu intrări şi ieşiri fuzzy). Sisteme fuzzy logice de tip Sugeno (cu intrări fuzzy şi ieşiri deterministe). Sisteme fuzzy cu descriere incompletă.

§    Aplicaţii de control fuzzy. Sistem fuzzy de control pentru aplicaţii PLL. Modelarea sistemelor neliniare cu sisteme fuzzy cu defuzzificare. Sisteme fuzzy dinamice. Sisteme fuzzy adaptive şi cu auto-organizare.

§    Aplicaţii ale sistemelor fuzzy. Sisteme fuzzy aritmetice pentru procesarea de semnal. Sistem fuzzy adaptiv de filtrare. Sistem fuzzy Sugeno de control adaptiv.

§    Sisteme neuro-fuzzy. Aplicaţii ale reţelelor neuronale fuzzy în filtrarea şi predicţia semnalelor biomedicale.

                                                                                    Total ore curs......................... 36 ore

b) Aplicaţii:

Laborator:

Laborator #1   Instrucţiuni de protecţia muncii pentru studenţi. Măsurile de prevenire a incendiilor în laboratoare. Norme de protecţia muncii specifice laboratorului.

Laborator #2,3  Programare C: tipuri de variabile, instrucţiuni de decizie (IF, Switch), instrucţiuni de ciclare (bucle for, while), utilizarea matricilor (tablouri), funcţii / proceduri, biblioteci de funcţii / proceduri, structura unui program şi elemente privind optimizarea programelor.

Laborator #4   Realizarea unor aplicaţii în C++, folosind modul grafic, pentru elaborarea unor serii haotice clasice, studierea evoluţiei acestora, respectiv extragerea şi analiza coeficienţilor neliniari

Laborator #5   Familiarizarea cu modul de programare într-un limbaj declarativ (bazat pe reguli, cum este CLIPS), accentuare diferenţelor de programare faţă de un algoritm implementat într-un limbaj procedural (cum este C).

Laborator #6   Urmărirea modificărilor bazelor de cunoştinţe (fapte, reguli) în timpul rulării unui program, respectiv urmărirea modului de activare a regulilor în agenda (lista regulilor ce urmează a fi lansate în execuţie), depanarea programelor, înţelegerea mecanismelor motorului de inferenţe (algoritmul ReTe)

Laborator #7,8 Implementarea unor sisteme bazate pe cunoştinţe, folosind limbaje dedicate Inteligenţei Artificiale (CLIPS). Înţelegerea modului de funcţionare a motorului de inferenţe în vederea structurării şi elaborării optime a regulilor ce vor forma nucleul sistemului expert.

Laborator #9   Dezvoltarea unor sisteme de control fuzzy, aprofundarea operatorilor logici fuzzy, tipurilor de inferenţe fuzzy şi tehnicilor de defuzzificare specifice limbajului FuzzyCLIPS.

Laborator #10  Implementarea unui sistem de control fuzzy, parcurgând etapele: a) fuzificarea variabialelor de intrare, b) construirea setului de reguli de inferenţă fuzzy, c) defuzificarea variabilelor de ieşire, d) modificarea (reactualizarea) valorilor crisp ale variabilelor de intrare, după care se revine la prima etapă.

Laborator #11 Studierea comportamentului variabilelor de ieşire, a evoluţiei sistemului pentru diferite funcţii de apartenenţă a variabilelor de intrare, pentru diferite strategii de inferenţă fuzzy, respectiv pentru diferite metode de defuzificare.

Proiecte (teme practică):

§    Realizarea unui mini-proiect care să implementeze seria logistică, vizualizarea diagramei de bifurcaţie, studierea comportamentului sistemului haotic pe baza rezultatelor obţinute.

§    Construirea unui sistem bazat pe cunoştinţe (sistem expert) structurat arborescent, care să permită găsirea unui diagnostic (defecţiuni) pe baza răspunsurilor oferite de utilizator prin intermediul interfeţei grafice.

§    Realizarea unui sistem de control fuzzy de tip Sugeno sau Mamdani, studiul stabilităţii sistemului pe baza introducerii unor vectori cu mărimile de intrare, adaptarea setului de reguli fuzzy pentru funcţionarea sistemului în anumiţi parametri.

Cap.7 - Probleme recapitulative - H.N. Teodorescu, M. Zbancioc, Oana Voroneanu - „Sisteme bazate pe cunoştinte. Aplicaţii”. pg.275-292

                                                                                    Total ore aplicaţii.....................   48 ore

6. Bibliografie recomandată:

[1] H.N. Teodorescu, M. Zbancioc, Oana Voroneanu – „Sisteme bazate pe cunoştinte. Aplicaţii”. Editura Performantica, 2004, Iasi, ISBN-973-730-014-9, pg. 293

[2] H.N. Teodorescu - Program Design (editia a-II-a), Pro-Copy, Tampa, USA, 2000
[3] H.N. Teodorescu - Tehnici de programare avansată, Note de curs, UT Iasi, 2001

[4] A.Brezulianu – Sisteme Fuzzy si Aplicatii, Ed. Tehnici si Tehnologii, Iasi, 2002

[5] D. Cristea – Programarea bazata pe reguli (Rule-Based Programming), Romanian Academy Publishing House, 2002, Bucharest, 216 pg.

[6] D. Galea, Mihaela Costin, M. Zbancioc „Programarea în CLIPS prin exemple”, Tehnopress Publishing House, 2001, ISBN 973-8048-45-1, pg.146

[7] D. Galea, Mihaela Costin, M. Zbancioc „Aplicaţii de Inteligenţă Artificială în CLIPS”, Tehnopress Publishing House, 2001, ISBN 973-8048-51-6. pg. 152

7. Baza materială:

§    Reţea de 8 calculatoare pentru dezvoltarea programelor în C++, CLIPS, FuzzyCLIPS

8. Titular curs

[1].     H.N. Teodorescu, M. Zbancioc, Oana Voroneanu – „Sisteme bazate pe cunoştinte. Aplicaţii”. Editura Performantica, 2004, Iasi, ISBN-973-730-014-9, pg. 293

[2].     H.N. Teodorescu, L. Jain, A. Kandel (Eds.): „Hardware Implementation of Intelligent Systems”, Physica Verlag / Springer Verlag, 2001, ISBN 3-7908-1399-0

[3].     H.N. Teodorescu, D. Mlynek, A. Kandel, H.J. Zimmermann (Eds.): „Intelligent Systems and Interfaces”. 480pp., ISBN: 079237763X, Kluwer Academic Press, Boston. 2000

[4].     H.N. Teodorescu, A. Kandel, and L.C. Jain (Eds.): „Fuzzy and Neuro-fuzzy Systems in Medicine”. CRC Press, Florida, USA, 394 pp.+ xxviii,  (ISBN0-8493-9806-1), 1998

[5].     H.N. Teodorescu, and L.C. Jain (Eds.): „Intelligent Systems and Technologies in Rehabilitation Engineering”. CRC Press, Florida, USA, 520 pp. +  xvi, December 2000  ISBN: 0849301408

Observaţii: Toate referinţele, inclusiv cursurile curente sunt protejate copyright – drepturile autorului sau ale editurii respective sunt protejate prin lege. Materialele nu pot fi copiate sau multiplicate sau stocate în vreun fel.

9. Titular aplicaţii

© Copyright H.N. Teodorescu. Copierea acestor materiale fără acceptul scris al autorului poate atrage răspundere civilă şi penală, inclusiv plata de daune.