Методичні вказівки до виконання лабораторних робіт з дисципліни «Вступ в інтелектуальні технології управління» для студентів напряму підготовки 050201 icon

Методичні вказівки до виконання лабораторних робіт з дисципліни «Вступ в інтелектуальні технології управління» для студентів напряму підготовки 050201




Скачати 166.06 Kb.
НазваМетодичні вказівки до виконання лабораторних робіт з дисципліни «Вступ в інтелектуальні технології управління» для студентів напряму підготовки 050201
Дата14.09.2012
Розмір166.06 Kb.
ТипМетодичні вказівки

Міністерство освіти і науки України

Вінницький національний технічний університет

Інститут автоматики, електроніки та комп’ютерних систем управління

Кафедра комп’ютерних систем управління


ЗАТВЕРДЖЕНО

Вченою радою ІнАЕКСУ

Протокол № __________

від «___»________2009 р.

Голова Вченої ради

А.С. Васюра


Методичні вказівки до виконання лабораторних робіт з дисципліни


«Вступ в інтелектуальні технології управління»


для студентів напряму підготовки 6.050201


Розглянуто і схвалено

методичною комісією ІнАЕКСУ

Протокол № __________

від «___»________2009 р.

Голова методичної комісії

А.С. Васюра


Розглянуто і схвалено

на засіданні кафедри КСУ

Протокол № __________

від «___»________2009 р.

Зав. кафедри КСУ

В.М. Дубовой


Укладач: к.т.н., доцент

Ю.І. Мітюшкін


Вінниця 2009

Лабораторна робота № 1


Дослідження характеристик розподілу ймовірності та можливості нечітких подій.


^ Короткі теоретичні відомості


Нехай існує деяке твердження L, яке включає деякий невизначений параметр X={x1, x2, x3,…}.

Кожному можливому значенню Х може відповідати деяке значення ймовірності, що визначається шляхом аналізу статистики прийняття параметром Х того чи іншого значення, а також значення можливості, яке характеризує суб’єктивну ступінь можливості того, що параметр Х прийме відповідне значення.

Послідовності відповідних значень та представляють собою відповідно розподіл імовірності та можливості параметра Х (uможливе значення параметра Х).

u

x1

x2

x3

























Завдання


Сформувати 2 масиви з 10 чисел, один з яких міститиме значення імовірностей параметра Х в деякому твердженні L, а другий - суб’єктивні значення можливості того, що параметр Х прийме те чи інше значення.


Порядок та вказівки по виконанню роботи.

1. Значення ймовірностей слід визначати згідно наведених статистичних даних (по варіантах), а значення можливості подій присвоювати самостійно, керуючись власним розсудом (в діапазоні від 0 до 1).

2. Сформовані масиви відсортувати по спаданню.

3. Визначити середнє арифметичне елементів кожного масиву, на основі отриманих значень встановити значення як імовірності, так і можливості, для яких відхилення від знайдених середніх арифметичних буде мінімальним.

4. Результати виконання завдання вивести на екран.


Варіант 1. L = “Стріляючи в мішень, влучаємо як правило в Х”

Х = {1,2,3,4,5,6,7,8,9,10}

Статистика: в результаті 20 пострілів були зафіксовані потрапляння: 1 – 0 раз, 2 – 1 раз, 3 – 5 разів, 4 – 3 рази, 5 – 1 раз, 6 - 2 рази, 7 – 4 рази, 8 – 1 раз, 9 – 2 рази, 10 – 1 раз.


Варіант 2. L = “Керуючи автомобілем, їдемо як правило зі швидкістю Х км/год”

Х = {10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100}

Статистика: радари фіксували наступну швидкість автомобіля: 10 – 1 раз, 20 – 1 раз, 30 – 4 рази, 40 – 6 разів, 50 – 5 разів, 60 – 7 разів, 70 – 5 разів, 80 – 10 разів, 90 - 6 разів, 100 – 2 рази.


Варіант 3. L = “Прокидаємось зранку зазвичай о Х годині”

Х = {6.00, 6.15, 6.30, 6.45, 7.00, 7.15, 7.30, 7.45, 8.00, 8.15}

Статистика: прокидаючись, фіксували такі показники годинника: 6.00 – 1 раз, 6.15 – 3 рази, 6.30 – 7 раз, 6.45 – 3 рази, 7.00 – 5 раз, 7.15 – 2 рази, 7.30 – 1 раз, 7.45 – 0 раз, 8.00 – 1 раз, 8.15 – 0 раз.


Варіант 4. L = “Наша улюблена команда закінчує гру з результатом Х”

Х = {0:0, 1:0, 2:0, 2:1, 1:1, 0:1, 2:2, 3:0, 3:1, 1:2}

Статистика: протягом турніру фіксувались наступні результати: 0:0 – 4 рази, 1:0 – 5 разів, 2:0 – 6 разів, 2:1 – 4 рази, 1:1 – 2 рази, 0:1 – 1 раз, 2:2 – 3 рази, 3:0 – 3 рази, 3:1 – 1 раз, 1:2 – 1 раз.

Варіант 5. L = “Співробітники ВНТУ найчастіше їздять у відрядження в місто Х”

Х = {Одеса, Владивосток, Чернівці, Донецьк, Київ, Львів, Хмельницький, Тернопіль, Харків, Челябінськ}

Статистика: протягом навчального року ректор підписував відрядження у Одесу – 1 раз, Владивосток – 1 раз, Чернівці – 0 разів, Донецьк – 2 рази, Київ - 10 разів, Львів – 7 разів, Хмельницький – 5 разів, Тернопіль – 2 рази, Харків – 3 рази, Челябінськ – 1 раз.

Варіант 6. L = “Громадяни України зазвичай відпочивають за кордоном у країні Х”

Х = {Чехія, Словаччина, Єгипет, Таїланд, Іспанія, Австралія, Болгарія, Кіпр, Туреччина, Франція}

Статистика: туристична фірма протягом сезону оформила путівок у Чехію - 20, Словаччину - 10, Єгипет - 12, Таїланд – 6 , Іспанію - 5, Австралію - 1, Болгарію - 30, Кіпр - 4, Туреччину - 27, Францію – 3.


Лабораторна робота № 2


Моделювання функцій належності з різними параметрами.


Короткі теоретичні відомості


За визначенням, даним Л. Заде, функція належності характеризує суб’єктивну міру відповідності деякого нечіткого значення хі з універсальної множини Х деякому нечіткому терму (висловлюванню) Т, яка оцінюється в діапазоні [0,1].

Приклад. Універсальна множина Х={1,2,3,4,5,6,7,8,9,10} складається з умовних позначень секторів мішені.

Нехай для лінгвістичного терму Т=”влучний стрілець” існує деяка функція належності. В такому разі значення х=3 може належати до терму Т зі ступенем, наприклад, 0.4, а значення х=9, відповідно, 0.95.


В деяких випадках функція належності може бути описана за допомогою аналітичних виразів (одного або декількох), що відображають залежність значення функції належності від значення елемента х.

В практичних задачах зазвичай використовуються функції належності наступної форми: трикутні, трапецієподібні та дзвоноподібні (описуються формулою, аналогічною до закону розподілу ймовірностей Гауса). Змінні параметри цих функцій дозволяють варіювати при необхідності їх форму.

Науковою школою проф. Ротштейна запропоновано також квазідзвоноподібну функцію належності:

,

де b – координата максимального значення , с – коефіцієнт розтягування функції вздовж осі абсцис.


Завдання


Запрограмувати аналітичний вираз функції належності згідно варіанту. Визначити ступені належності для п’яти значень хі з вказаного діапазону для початкової функції, а також для чотирьох її модифікацій з різними змінними параметрами.


Вказівки по виконанню.

  1. Значення хі повинні вводитись з клавіатури і записуватись до масиву.

  2. Значення функцій належності із зміненими параметрами розраховуються для тих же самих значень хі.

  3. Кожна модифікація функції належності передбачає встановлення нових значень усіх її змінних параметрів.

  4. Значення змінних параметрів повинні вибиратися із вказаних діапазонів випадковим чином (за допомогою генератора випадкових чисел).



Варіант 1. Трикутна функція належності:

Діапазони зміни значень: a [1,3]; b [4,7]; c [8,11]; x [0,12];


Варіант 2. Трапецієподібна функція належності:

Діапазони зміни значень: a [1,3]; b [4,6]; c [7,9]; d [10,12]; x [0,13];


Варіант 3. Дзвоноподібна (Гаусова) функція належності:

Діапазони зміни значень: [1,4]; b [-2,3]; x [-10,12];


Варіант 4. Квазідзвоноподібна функція належності:

Діапазони зміни значень: b [0,3]; c [2,7]; x [-3,9];


Варіант 5. Комбінована функція належності:

Діапазони зміни значень: a [1,3]; b [4,7]; [2,7]; x [0,12];

Варіант 6. Комбінована функція належності:

Діапазони зміни значень: a [5,7]; b [0,3]; c [1,4]; d [8,11];

x [-1,9].

Лабораторна робота № 3


Моделювання функцій активації нейронів.


Короткі теоретичні відомості


В основі різних математичних моделей нейронів як клітин головного мозку та нервової системи лежить т.з. функція активації, за допомогою якої розраховується величина вихідного сигналу нейрона в залежності від величини його вхідних сигналів.

Особливість будь-якої функції активації полягає в тому, що на певному діапазоні значень вхідного сигналу вихідний сигнал характеризується низьким рівнем, і лише при перевищенні вхідним сигналом певного порогу на виході нейрона з’являється високий рівень сигналу, тобто нейрон активується.

Також функції активації характеризуються параметрами, що дозволяють варіювати як значення високого/низького рівнів вихідного сигналу, так і порогове значення вхідного сигналу.


Завдання


Запрограмувати аналітичний вираз функції активації згідно варіанту. Обчислити значення вихідних сигналів для п’яти значень вхідних сигналів хі з вказаного діапазону для початкової функції, а також для чотирьох її модифікацій з різними змінними параметрами.


Вказівки по виконанню.

  1. Значення хі повинні вводитись з клавіатури і записуватись до масиву.

  2. Значення функцій активації із зміненими параметрами розраховуються для одних і тих же значень хі.

  3. Кожна модифікація функції активації передбачає встановлення нових значень усіх її змінних параметрів.

  4. Значення змінних параметрів повинні вибиратися із вказаних діапазонів випадковим чином (за допомогою генератора випадкових чисел).



Варіант 1. Лінійна функція активації:

Діапазони зміни значень: a [1,3]; x [-12,12].


Варіант 2. Сигмоїдна функція активаціїі:

Діапазони зміни значень: к [-10,10]; x [-5,7];


Варіант 3. Радіально-симетрична функція активації:

Діапазони зміни значень: [1,4]; x [-10,12];


Варіант 4. Комбінована функція активації:

Діапазони зміни значень: а [-5,-2]; к [-7,10]; x [-10,9];


Варіант 5. Комбінована функція активації:

Діапазони зміни значень: к [-4,7]; [2,7]; x [-9,12];

Варіант 6. Комбінована функція активації:

Діапазони зміни значень: b [1,4]; [8,11]; x [-11,9].

Лабораторна робота № 4


Навчання найпростішої нейронної мережі.


Короткі теоретичні відомості


Процес навчання нейронних мереж є спрощеною моделлю адаптації мозку до умов існування та набуття людиною певних знань та навичок.

Необхідними атрибутами процесу навчання нейронних мереж є:

  1. набір еталонних вихідних образів (навчальна вибірка);

  2. правила модифікації ваг міжнейронних зв’язків з метою максимального наближення реальних вихідних образів (сигналів) мережі до відповідних еталонних вихідних елементів (сигналів).

В основу більшості алгоритмів навчання як простих, так і складних нейронних мереж покладено правило Хебба, яке обумовлює наступний принцип зміни ваг міжнейронних зв’язків кожного нейрона:

  • збільшувати вагу входу нейрона, якщо заданий вихідний сигнал цього нейрона повинен бути більшим від реального;

  • зменшувати вагу входу нейрона, якщо заданий вихідний сигнал цього нейрона повинен бути меншим від реального.


Завдання


Нехай для заданої згідно варіанту структури простої нейронної мережі відомо вхідний та вихідний образи (сигнали). Необхідно в ручному режимі змінити значення ваг міжнейронних зв’язків мережі таким чином, щоб досягти максимальної відповідності між реальним і заданим вихідними сигналами мережі.


Вказівки по виконанню.

  1. Кількість вхідних та вихідних сигналів мережі відповідають кількості нейронів у першому та другому шарі.

  2. Значення еталонних (заданих) вхідних та вихідних сигналів визначаються генератором випадкових чисел з діапазону [0,1] один раз і залишаються незмінними.

  3. Для кожного нейрону функцією активації є сигмоїдна:

  4. Для нейронів другого шару вхідний сигнал розраховується як зважена сума: , де - вага відповідного міжнейронного зв’язку, - вихідний сигнал одного з нейронів першого шару (згідно заданої структури мережі).

  5. Початкові значення ваг міжнейронних зв’язків визначаються випадковим чином з діапазону [0,1] і записуються до масиву. Для їх модифікації слід керуватися правилом Хебба, при цьому значення певної ваги змінюється кожного разу на величину 0.1 або лишається незмінним. Процедура модифікації ваг повторюється доти, доки не буде досягнуто наближення заданих і реальних вихідних сигналів мережі.

  6. Після кожної модифікації всієї сукупності ваг на екран повинні виводитись:

  • значення модифікованих ваг;

  • значення заданих і відповідних їм реальних вихідних сигналів.





Варіант 1.







Варіант 2.





Варіант 3.




Варіант 4.








Варіант 5.








Варіант 6.


Лабораторна робота № 5


Дослідження найпростіших генетичних операцій.


Завдання


З метою моделювання найпростіших генетичних операцій слід запрограмувати наступну послідовність дій.


  1. Задати двовимірний масив цілих чисел розмірністю 10 на 10.

  2. Заповнити його перші 6 рядків числами з діапазону згідно варіанту. При цьому кожен рядок буде вважатися окремою хромосомою, кожне окреме число – геном, а масив в цілому – популяцією.

  3. Обчислити для кожної хромосоми функцію відповідності згідно варіанту.

  4. Провести операцію схрещування – обмін між деякими елементами окремих 4-х хромосом за схемою згідно варіанту. Утворені таким чином 4 нові хромосоми (послідовності 10 чисел) записати в останні 4 рядки масиву.

  5. В новостворених 4-х хромосомах провести операцію мутації – зміну випадковим чином в рамках заданого діапазону значень тих генів, для яких буде справедливим співвідношення: z < Km, де Km – коефіцієнт мутації (задається згідно варіанту).

  6. Обчислити функції відповідності для останніх 4-х хромосом.

  7. Серед усієї одержаної таким чином популяції визначити номер хромосоми з найбільшою функцією відповідності.


^ Варіанти завдань

Варіант

Діапазон

Функція відповідності

Хромосоми для схрещ.

Схема обміну

Коеф-т мутації

1

[0, 10]



1-3, 2-5

1, 3, 6, 9

0,19

2

[1, 12]



1-2, 3-6

2, 3, 5, 7

0,17

3

[0, 15]



1-3, 2-4

1, 4, 7, 10

0,24

4

[5, 21]



2-5, 1-6

3, 4, 8, 9

0,21

5

[4, 17]



3-4, 5-6

2, 3, 6, 8

0,25

6

[3, 19]



1-5, 2-6

1, 2, 5, 9

0,23


Лабораторна робота № 6


Представлення об’єктів управління у вигляді нечітких баз знань.


Завдання

Нехай задано деякий об’єкт, стан якого характеризується вихідною змінною y, що залежить від декількох факторів впливу (вхідних змінних x1, x2, x3...). Характер даної залежності може бути представлений у вигляді сукупності нечітких логічних правил, що представляють собою нечітку базу знань.

Приклад одного з правил: ЯКЩО х1=Н І х2=С І х3=В то у=вС, де Н, С, В і вС – лінгвістичні оцінки (терми) вхідних та вихідної змінних.

Обмежимось наступними умовними позначеннями термів: Н=”низький”, нС=”нижче середнього”, С=”середній”, вС=”вище середнього”, В=“високий”. При цьому для вхідних змінних будемо використовувати лише терми Н, С і В.

В наведеній нижче таблиці пропонуються різні типи об’єктів та способи їх представлення у вигляді нечіткої бази знань:

^ Варіанти завдань

Об’єкт оцінки

Фактори впливу,

діапазони значень

Вихіна змінна, у

Схема побудови правил

1. Трансферна ціна футболіста

х1=”вік гравця” (17 – 45 років)

х2=”рівень чемпіонату” (0 – 2 у.в.)

х3=”оклад” (1 000 – 100 000 $ в місяць)

Трансферна сума

В-Н-Н=Н

С-Н-Н=нС

Н-С-С=С

С-В-С=вС

С-В-В=В

2. Ймовірність виникнення аварії

х1=”вік автомобіля” (0 – 50 років)

х2=”кваліфікація водія” (0 – 2 у.о.)

х3=”погодні умови” (0 – 2 у.о.)

Аварія

В-Н-Н=В

В-С-Н=вС

С-Н-В=С

С-В-С=нС

Н-В-В=Н

3. Попит на товар

х1=”репутація виробника” (0 – 2 у.о.)

х2=”якість товару” (0 – 2 у.о.)

х3=”ціна товару” (1 – 100 у.о.)

Рівень попиту

Н-Н-В=Н

Н-С-С=нС

С-С-С=С

С-В-С=вС

В-В-Н=В

4.Стан здоров’я

х1=”якість харчування” (0 – 2 у.о.)

х2=”рівень занять спортом” (0 – 2 у.о.)

х3=”забрудненість навколишнього середовища” (0 – 100 у.о.)

Ймовірність захворювання

Н-Н-В=В

С-Н-В=вС

С-Н-Н=С

В-С-Н=нС

В-В-Н=Н

5. Рейтинг політичної організації

х1=”політичний вік” (1 – 15 років)

х2=”рівень впливу на владу” (0 – 2 у.о.)

х3=”якість соціальних програм” (0 – 2 у.о.)

Ймовірність проходження в парламент

В-В-В=В

С-В-С=вС

С-Н-В=С

Н-Н-В=нС

Н-С-Н=Н

6. Рівень врожаю

х1=”природна родючість грунту” (0 – 2 у.о.)

х2=”рівень підживлення” (0 – 100 у.о.)

х3=”погодні умови” (0 – 2 у.о.)

Врожай

В-В-В=В

С-В-В=вС

Н-В-С=С

С-Н-В=нС

Н-С-Н=Н

Для кожного терма вхідної змінної повинні бути задані функції належності квазідзвоноподібної форми: . Параметри b і с встановлюються наступним чином:

а) параметри b: для Н , для С , для В , де та відповідно нижня та верхня межі діапазонів значень вхідних змінних;

б) параметр с для всіх термів однієї вхідної змінної розраховується за формулою: .


Схема побудови лінгвістичних правил розшифровується так: наприклад, для послідовності В-С-Н=нС лінгвістичне правило матиме наступний вигляд:

ЯКЩО х1=В І х2=С І х3=Н ТО у=нС.


^ Для виконання лабораторної роботи потрібно написати програму, за допомогою якої:

  1. визначити значення параметрів b і с для всіх функцій належності вхідних змінних згідно з варіантом;

  2. запрограмувати співвідношення для визначення ступеня належності вихідної змінної у до власних термів за принципом: для правила В-С-Н=нС нС(у)=min{В(x1), С(x2), Н(x3)}, тобто знаходиться мінімальне серед значень функцій належності термів вхідних змінних, що входять в дане правило;

  3. значення вхідних змінних з відповідних діапазонів вводяться з клавіатури (при цьому на екрані вказується лінгвістичне значення змінних);

  4. згідно п.2, розраховуються значення (у) для кожного правила;

  5. серед визначених (у) знаходиться (у)max, який і буде відповідати результату нечіткого логічного висновку на основі введених значень вхідних змінних. Значення (у)max та відповідний йому лінгвістичний терм вихідної змінної виводяться на екран.

Схожі:

Методичні вказівки до виконання лабораторних робіт з дисципліни «Вступ в інтелектуальні технології управління» для студентів напряму підготовки 050201 iconМетодичні вказівки до виконання лабораторних робіт з дисципліни: "Інтелектуальні засоби систем автоматики І управління" для студентів спеціальності 050201
Штучний інтелект". Метою дисципліни "Інтелектуальні засоби систем упраління" є отримання загальних знань з області застосування методів...
Методичні вказівки до виконання лабораторних робіт з дисципліни «Вступ в інтелектуальні технології управління» для студентів напряму підготовки 050201 iconМетодичні вказівки до виконання лабораторних робіт з дисципліни «Вступ в інформаційні технології в менеджменті» Частина 1 для студентів спеціальності 050. 201

Методичні вказівки до виконання лабораторних робіт з дисципліни «Вступ в інтелектуальні технології управління» для студентів напряму підготовки 050201 iconМетодичні вказівки до виконання лабораторних робіт з дисципліни «Електротехнічні матеріали» для студентів спеціальності 090603
Методичні вказівки містять теоретичні відомості для підготовки до виконання лабораторних робіт, порядок виконання робіт, зміст звіту...
Методичні вказівки до виконання лабораторних робіт з дисципліни «Вступ в інтелектуальні технології управління» для студентів напряму підготовки 050201 iconМетодичні вказівки до виконання лабораторних робіт з дисципліни «Електротехнічні матеріали» для студентів спеціальності 090603
Методичні вказівки містять теоретичні відомості для підготовки до виконання лабораторних робіт, порядок виконання робіт, зміст звіту...
Методичні вказівки до виконання лабораторних робіт з дисципліни «Вступ в інтелектуальні технології управління» для студентів напряму підготовки 050201 iconМіського господарства методичні вказівки
Методичні вказівки до лабораторних робіт з дисципліни «Автоматизовані системи управління на транспорті» (для студентів 4 курсу всіх...
Методичні вказівки до виконання лабораторних робіт з дисципліни «Вступ в інтелектуальні технології управління» для студентів напряму підготовки 050201 iconМетодичні вказівки до виконання лабораторних робіт 3 дисципліни "комп ’ ютерні мережі" для студентів напряму підготовки 0802
Методичні вказівки до виконання лабораторних робіт з дисципліни “Комп’ютерні мережі” /Укладач М. С. Бабій. – Суми: Вид-во СумДУ,...
Методичні вказівки до виконання лабораторних робіт з дисципліни «Вступ в інтелектуальні технології управління» для студентів напряму підготовки 050201 iconМетодичні вказівки до виконання лабораторних робіт з дисципліни " Системи управління базами даних" для студентів спеціальності 091400
При підготовці до лабораторних робіт студенти вивчають методичні вказівки до їх виконання, рекомендовану літературу, а також виконують...
Методичні вказівки до виконання лабораторних робіт з дисципліни «Вступ в інтелектуальні технології управління» для студентів напряму підготовки 050201 iconМетодичні вказівки до виконання лабораторних робіт з дисципліни «Системи управління в комплексних розгалужених системах» для студентів спеціальності 091400
При підготовці до лабораторних робіт студенти вивчають методичні вказівки до їх виконання, рекомендовану літературу, а також виконують...
Методичні вказівки до виконання лабораторних робіт з дисципліни «Вступ в інтелектуальні технології управління» для студентів напряму підготовки 050201 iconМетодичні вказівки
Методичні вказівки до виконання лабораторних робіт з дисципліни «Транспортні засоби» (для підготовки бакалаврів денної та заочної...
Методичні вказівки до виконання лабораторних робіт з дисципліни «Вступ в інтелектуальні технології управління» для студентів напряму підготовки 050201 iconМетодичні вказівки щодо виконання лабораторних робіт з навчальної дисципліни "економетрія" для студентів денної та заочної форм навчання факультетів економічного та управління для напрямів"економіка І підприємництво" та "менеджмент"
Вступ
Додайте кнопку на своєму сайті:
Документи


База даних захищена авторським правом ©zavantag.com 2000-2013
При копіюванні матеріалу обов'язкове зазначення активного посилання відкритою для індексації.
звернутися до адміністрації
Документи