Algoritmy umělé inteligence (FSI-VAI)

Akademický rok 2012/2013
Garant: prof. RNDr. Ing. Tomáš Březina, CSc.  
Garantující pracoviště: ÚAI všechny předměty garantované tímto pracovištěm
Jazyk výuky: čeština
Cíle předmětu:
Cílem kurzu je seznámit studenty se základním prostředky umělé inteligence, s možnostmi a přiměřeností jejich použití při řešení inženýrských úloh.
Výstupy studia a kompetence:
Pochopení základních metod umělé inteligence a schopnost jejich implementace.
Prerekvizity:
Předpokládá se znalost základních souvislostí z teorie grafů a objektově orientovaných technologií.
Obsah předmětu (anotace):
Kurz seznamuje se základními přístupy k algoritmům umělé inteligence a klasickými metodami používanými v této oblasti. Důraz je kladen na automatické dokazování formulí, reprezentaci znalostí a řešení úloh. Použitelnost metod je demonstrována na řešení jednoduchých inženýrských problémů.
Metody vyučování:
Metody vyučování závisejí na způsobu výuky a jsou popsány článkem 7 Studijního a zkušebního řádu VUT.
Způsob a kritéria hodnocení:
Požadavky pro udělení zápočtu: předložení funkčního softwarového projektu, který používá některou z probíraných implementací metod UI. Konkrétní specifikace probíhá na prvním cvičení. Kontrola postupu realizace projektu a konzultace jsou prováděny průběžně. Dále absolvování jednoho testu a splnění všech samostatných úkolů, které jsou průběžně zadávány. Celkem může student získat 40 bodů za cvičení (20 za projekt a 20 za test) a 60 bodů za zkoušku, celkem tedy max. 100 bodů. Hodnocení probíhá dle ECTS, tj. pro úspěšné absolvování musí student v každé části získat alespoň polovinu bodů (20 a 30).
Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky:
Účast na přednáškách je žádoucí, na cvičeních povinná. Výuka běží podle týdenních plánů. Způsob nahrazení zameškaných cvičení je plně v kompetenci vyučujícího.
Typ (způsob) výuky:
    Přednáška  13 × 2 hod. nepovinná                  
    Cvičení s poč. podporou  13 × 2 hod. povinná                  
Osnova:
    Přednáška 1. Úvod, oblasti UI.
2. Řešení úloh: prohledávání stavového prostoru.
3. Řešení úloh: rozklad na podproblémy, metody hraní her.
4. Formální logické systémy, výroková logika, predikátová logika.
5. Zobecněná rezoluční metoda.
6. Predikátová logika a Prolog. Netradiční logiky.
7. Reprezentace znalostí formulemi predikátové logiky a pravidly.
8. Reprezentace znalostí sémantickými sítěmi, rámci a scénáři. Deklarativní a procedurální reprezentace.
9. Strojové učení.
10. Evoluční výpočetní techniky.
11. Inteligentní a reaktivní agenti.
12. Multiagentní systémy.
13. Další oblasti UI. Současný stav, perspektivy.
    Cvičení s poč. podporou 1. Slepé metody prohledávání stavového prostoru – teoretický rozbor.
2. Slepé metody prohledávání stavového prostoru – objektový návrh implementace řešení pomocí .NET.
3. Informované metody prohledávání stavového prostoru - gradientní a., Dijkstrův a., a. uspořádaného prohledávání, teoretický rozbor.
4. A-star algoritmus – teoretický rozbor + objektový návrh řešení konkrétního vybraného problému.
5. Řešení problémově orientovaného projektu.
6. Rozklad problému na podproblémy, AND-OR graf.
7. Objektový návrh a implementace AND-OR grafu pomocí .NET.
8. Hraní her, minimax, alfa-beta prořezávání.
9. Řešení problémů umělé inteligence pomocí Prologu.
10. Průběžný test.
11. Řešení problémů pomocí genetických algoritmů.
12. Řešení vybraného praktického problému pomocí UI.
13. Obhájení semestrálních prací.
Literatura - základní:
1. Kim W.Tracy, Peter Bouthoorn: Object-oriented Artificial Intelligence Using C++.
2. Edward A. Bender: Mathematical Methods in Artificial Intelligence.
3. Russel, S., Norvig, P.: Artificial Intelligence. A Modern Approach. Prentice Hall 2009.
Literatura - doporučená:
2. Zbořil, F. a kol.: Umělá inteligence (skriptum VUT).
3. Mařík, V. a kol.: Umělá inteligence.
Zařazení předmětu ve studijních programech:
Program Forma Obor Spec. Typ ukončení   Kredity     Povinnost     St.     Roč.     Semestr  
M2I-P prezenční studium M-AIŘ Aplikovaná informatika a řízení P pro absolventy B-AIŘ zá,zk 5 Povinný 2 1 L
M2I-P prezenční studium M-AIŘ Aplikovaná informatika a řízení -- zá,zk 5 Povinný 2 1 L
M2A-P prezenční studium M-MET Mechatronika -- zá,zk 5 Povinný 2 1 L
M2A-P prezenční studium M-MAI Matematické inženýrství -- zá,zk 4 Povinně volitelný 2 1 L