«СБОРНИК РАБОЧИХ ПРОГРАММ Магистерская программа: Математическое и программное обеспечение вычислительных машин и компьютерных сетей Содержание Страница М.1.1 Современные проблемы прикладной математики и информатики 2 ...»

12. Буч.Г. Объектно-ориентированное проектирование с примерами применения. М:

13. Чеппел Д. Технологии ActiveX и OLE. М: Microsoft Press «Русская редакция». 14. Меньшикова К.Г. Разработка интегрированных прикладных программ. М.: МЭИ, б) дополнительная литература:

15. Мацяшек, Лешек А. Анализ и проектирование информационных систем с помощью UML 2.0. 3-е изд. М.: ИД «Вильямс», 2008. -816 с.

16. Чарнецки К., Айзенекер У. Порождающее программирование. Методы, инструменты, применение. Для профессионалов. – СПб.: Питер, 2005. -731 с.

17. Круглински Д.Дж. Программирование на Visual С++ 6.0. СПБ: Питер,. 2001 г -864 c.

18. Руководство программиста по Visual Basic для Microsoft Office97. М.: Русская 19. Шаллоуей А., Трот Дж.Р. Шаблоны проектирования. Новый подход к объектноориентированному анализу и проектированмию. М.: ИД «Вильямс», 2002. -288 с.

20. Минаси М. Графический интерфейс пользователя: секреты проектирования. М.:

21. Бобровский С. Технологии C#Builder. Разработка приложений для бизнеса. СПБ:

22. Елманова Н., Трепалин С., Тенцер А. Delphi и технология COM. Мастер-класс.

7.2. Электронные образовательные ресурсы:

а) лицензионное программное обеспечение и Интернет-ресурсы:

Microsoft Office Word Microsoft Office Excel Microsoft Office PowerPoint Microsoft Visual Studio Borland Developer Studio ru.wikipedia.org/wiki/Автоматизированная_система www.complexdoc.ru/lib/ГОСТ%2034.602- www.developing.ru/com kpms.ru/standart.htm ru.wikibooks.org/wiki/Аспектно-ориентированное_программирование ru.wikipedia.org/wiki/.NET_Framework ru.wikipedia.org/wiki/ASP.NET

8. МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

Для обеспечения освоения дисциплины необходимо наличие учебной аудитории и дисплейного класса, оснащенного современной компьютерной техникой для выполнения лабораторных работ.

Программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО и с учетом рекомендаций ПрООП ВПО по направлению подготовки 010400 «Прикладная математика и информатика»;

профили:

Математическое и программное обеспечение вычислительных машин и компьютерных сетей.

ПРОГРАММУ СОСТАВИЛ:

"УТВЕРЖДАЮ":

Зав. кафедрой Прикладной математики

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

МОСКОВСКИЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

(ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)

ИНСТИТУТ АВТОМАТИКИ И ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКИ (АВТИ)

_ Направление подготовки: 010400 Прикладная математика и информатика Магистерская программа:

Математическое и программное обеспечение вычислительных машин и компьютерных сетей Квалификация (степень) выпускника: магистр Форма обучения: очная

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ

"ЭКСПЕРТНЫЕ СИСТЕМЫ"

Практические занятия Расчетные задания, рефераты Объем самостоятельной работы по учебному плану (всего)

1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

Целью дисциплины является изучение основных подходов, методов и базовых инструментальных средств конструирования экспертных систем (ЭС) различного назначения: систем поддержки принятия решений (СППР), включая СППР реального времени, предназначенные для помощи оперативно-диспетчерскому персоналу, управляющему сложными техническими объектами типа объектов энергетики, систем мониторинга и диагностики, систем обучения и других.

По завершению освоения данной дисциплины студент способен и готов:

разбираться в современном состоянии и проблемах конструирования эффективных ЭС различного назначения, методологии и тенденциях их развития (ОК-2);

использовать углубленные теоретические и практические знания в области разработки и применения перспективных ЭС, самостоятельно приобретать с помощью современных информационных технологий и использовать в практической деятельности новые знания и умения, расширять и углублять свое научное мировоззрение (ОК-3, ОК-4);

порождать новые идеи и демонстрировать навыки самостоятельной научноисследовательской работы и работы в научном коллективе, совершенствовать и развивать свой интеллектуальный уровень, активно общаться в научной и производственной сферах деятельности (ОК-5, ОК-6, ОК-7);

использовать углубленные знания правовых и этических норм при оценке последствий своей профессиональной деятельности, при разработке и осуществлении социально-значимых проектов (ОК-9);

проводить научные исследования в области разработки и применения перспективных ЭС и получать новые научные и прикладные результаты, разрабатывать концептуальные и теоретические модели и методы решаемых задач, проводить углубленный анализ проблем, ставить и обосновывать задачи научной и проектнотехнологической деятельности (ПК-1, ПК-2, ПК-3);

управлять проектами (НИР, НИОКР) планировать научно-исследовательскую деятельность, анализировать риски, быть ответственным исполнителем и руководителем коллектива исполнителей проекта (ПК-5);

проводить лекционные, семинарские и практические занятия спецкурсов в области разработки и применения ЭС различного назначения, разрабатывать учебнометодические комплексы для электронного и мобильного обучения (ПК-8, ПК-9);

работать в международных проектах и участвовать в деятельности профессиональных сетевых сообществ по тематике специализации (ПК-11, ПК-12);

реализовать решения, направленные на поддержку социально-значимых проектов и обеспечения общедоступности информационных услуг (ПК-14).

Задачами дисциплины являются:

освоение основных подходов, методов и моделей представления и оперирования экспертными знаниями в условиях неточности, нечеткости, неполноты и противоречивости имеющейся информации;

освоение современных программных инструментальных средств конструирования перспективных ЭС для различных предметных областей, в том числе для энергетики и организационного управления;

освоение и умение применять на практике основные методы и подходы извлечения экспертных знаний из различных источников (специалистов-экспертов, книг, инструкций и т.д.).

2. МЕСТО ДИСЦИПЛИНЫ В СТРУКТУРЕ ООП ВПО

Дисциплина относится к вариативной части (дисциплинам по выбору, № дисциплины по учебному плану М 8.2) ООП ВПО по направлению подготовки 010400 Прикладная математика и информатика, магистерская программа "Математическое и программное обеспечение вычислительных машин и компьютерных сетей».

Дисциплина базируется на следующих дисциплинах: «Дискретная математика», «Языки и методы программирования», «Теория вероятностей и математическая статистика», «Основы искусственного интеллекта», «Теория игр и исследование операций».

Знания, полученные по освоению дисциплины, необходимы при выполнении курсового проекта, НИР и при подготовке магистерской диссертации.

3. РЕЗУЛЬТАТЫ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

В результате освоения учебной дисциплины обучающиеся должны демонстрировать следующие результаты образования:

Знать:

основные подходы, методы и модели представления и оперирования экспертными знаниями, в том числе в условиях неточности, нечеткости, неполноты и противоречивости имеющейся информации (как в данных, так и в знаниях);

компьютерные инструментальные средства конструирования перспективных ЭС для различных приложений: энергетики, образования, организационного управления и др.;

возможности применения методов, моделей и базовых инструментальных конструирования эффективных ЭС для различных предметных\ проблемных областей;

основные источники научно-технической информации, включая Интернет-ресурсы, по основным направлениям, методам, моделям и инструментальным средствам конструирования ЭС;

Уметь:

самостоятельно разбираться в имеющихся концепциях, методах и моделях ИИ в плане реализации эффективных ЭС и применять их для решения прикладных задач;

использовать имеющееся программное обеспечение и инструментальные средства для разработки ЭС для различных предметных областей, в частности, для энергетики и образования;

проводить научные исследования в области разработки и применения перспективных ЭС и получать новые научные и прикладные результаты, разрабатывать концептуальные и теоретические модели и методы решаемых задач, проводить углубленный анализ проблем, ставить и обосновывать задачи научной и проектнотехнологической деятельности;

проводить лекционные, семинарские и практические занятия спецкурсов в области разработки и применения ЭС различного назначения, разрабатывать учебнометодические комплексы для электронного и мобильного обучения.

выбирать и использовать необходимые компьютерные средства, в том числе перспективные параллельные и распределенные системы, математическое и программное обеспечение.

Владеть:

методологией и навыками практического применения подходов, методов и моделей ИИ, а также соответствующих компьютерных средств, математического и программного обеспечения в своей профессиональной деятельности; навыками разработки перспективных компьютерных ЭС для различных приложений, включая энергетику и образование;

терминологией, навыками поиска и использования научно-технической информации по профессиональной тематике, навыками работы в коллективе, планирования НИР и управления научными коллективами.

4. СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

4.1 Структура дисциплины Общая трудоемкость дисциплины составляет 3 зачетных единицы, 108 часов.

4.2 Содержание лекционно-практических форм обучения 4.2.1. Лекции:

Введение: задачи искусственного интеллекта (ИИ), основные направления ИИ, этапы развития ИИ и интеллектуальных систем (ИС). «Горячие точки» ИИ. Экспертные системы (ЭС) как ИС.

1. Классификация и основные принципы построения ЭС (8 часов) Основные отличия данных и знаний. Свойства человеческого разума. Модели представления знаний.

Основные преимущества ЭС. Типовая архитектура ЭС. Статические и динамические ЭС. Основные компоненты ЭС: базы данных (рабочая память) и знаний, подсистемы поиска (вывода) решения, объяснения, приобретения и пополнения знаний, интерфейс с пользователем и внешней средой.

Классификация ЭС как приложений: по типу приложения; по типу проблемной области; по стадии существования; по типу используемой ВС.

Принципы конструирования ядра ЭС. Специфика использования различных моделей представления знаний. Специфика ЭС реального времени. Экспертные системы поддержки принятия решений.

2. Методы обработки плохо определенной информации в ЭС (14 часов) Обработка плохо определенной информации на основе теоретико-вероятностных методов. Схема Байеса.

Пример на использование схемы Байеса. Ограничения схемы Байеса. Байесовские сети доверия.

Метод субъективных коэффициентов уверенности (субъективных вероятностей).

Теория свидетельств Демпстера-Шефера. Основные понятия. Правило объединения свидетельств. Примеры применения.

Методы обработки неопределенности в системе GURU: вероятностный подход и максиминный. Использование нечетких переменных в системе GURU.

Поиск решения в условиях неопределенности с использованием деревьев решений.

Оперирование плохо определенной информацией лингвистического характера.

3. Инструментальные средства конструирования ЭС (8 часов) Конструирование ИС (ЭС): состав разработчиков и их взаимодействие, целесообразность и возможность разработки, основные этапы. Структура современных инструментальных средств.

Классификация инструментальных средств конструирования ИС (ЭС): по уровню используемого языка; по парадигме программирования; по способу представления знаний;

по механизмам поиска решения и моделирования; по средствам приобретения знаний; по технологии разработки приложения на основе знаний.

Обзор инструментальных средств конструирования ЭС: языки продукционного типа ОРS, CLIPS, ЭС-оболочки и инструментальные системы.

Инструментальные средства, ориентированные на динамические проблемные области и реальный масштаб времени на примере системы G2 и ее расширений). Тенденции развития инструментальных средств.

Методы извлечения знаний.

Методы и средства приобретение знаний.

Методы и средства формирование знаний (машинное обучение).

4.2.2. Практические занятия: учебным планом не предусмотрены.

4.3. Лабораторные работы:

1 семестр № 1. Разработка прототипа ЭС на основе системы-оболочки 1stClASS (4 часа) № 2. Разработка прототипа ЭС на основе инструментальной системы GURU (6 часов) № 3. Разработка прототипа ЭС на основе языка искусственного интеллекта CLIPS или на основе инструментального комплекса конструирования ЭС реального времени G2 ( часов) 4.4. Расчетные задания: учебным планом не предусмотрены.

4.5. Курсовые проекты и курсовые работы:

1 семестр Тематика курсовых проектов (КП) связана с исследованием и реализацией базовых компонентов ЭС как интеллектуальных систем: баз знаний, блоков поиска (вывода) решения, приобретения и формирования знаний, блоков объяснения, организации интерфейса с пользователем (экспертом, лицом, принимающим решения, инженером-когнитологом) и внешней средой. Исследуются и реализуются методы вывода и обработки плохо определенной информации в ЭС. Для ЭС реального времени исследуются дополнительно такие компоненты как: блоки моделирования, прогнозирования, планирования и связи с внешними устройствами. Результатом выполнения КП является, как правило, прототип прикладной ЭС для избранной предметной области. При выполнении КП студент использует знания, полученные при изучении дисциплин «Дискретная математика», «Математическая логика», «Основы искусственного интеллекта», «Теория вероятностей и математическая статистика», «Теория игр и исследование операций» и др., а также дисциплин, связанных с разработкой и отладкой сложных программных комплексов с использованием современных высокопроизводительных вычислительных систем и сетей, в том числе ориентированных на параллельную и распределенную обработку информации.

5. ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

Лекционные занятия проводятся в форме лекций с использованием электронных образовательных ресурсов (слайдов, презентаций, видеороликов и др.).

Лабораторные занятия проводятся с использованием современных компьютерных средств.

Самостоятельная работа включает подготовку к тестам, оформление лабораторных работ и подготовку к их защите, подготовку реферата, подготовку к зачету и экзамену, подготовку курсового проекта.

6. ОЦЕНОЧНЫЕ СРЕДСТВА ДЛЯ ТЕКУЩЕГО КОНТРОЛЯ УСПЕВАЕМОСТИ,

ПРОМЕЖУТОЧНОЙ АТТЕСТАЦИИ ПО ИТОГАМ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

Для текущего контроля успеваемости используются различные виды тестов, контрольные работы, устный опрос, защита лабораторных работ и реферата.

Аттестация по дисциплине – зачет, экзамен, защита курсового проекта.

Оценка за освоение дисциплины определяется на основе оценки, полученной студентом на экзамене, и оценки, полученной при защите курсового проекта.

В приложение к диплому вносится оценки за 1 семестр по результатам экзамена и защиты курсового проекта.

7. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ И ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ

ДИСЦИПЛИНЫ

7.1. Литература:

а) основная литература:

1. Вагин В.Н., Головина Е.Ю., Загорянская А.А., Фомина М.В. Достоверный и правдоподобный вывод в интеллектуальных системах / Под. ред. В.Н. Вагина, Д.А.

Поспелова. Учебное пособие. – 2-е изд., испр. и доп. – М.: ФИЗМАТЛИТ, 2008. – 712 с.

2. Джарратано Д., Райли Г. Экспертные системы: принципы разработки и программирование, 4-е издание.: Пер. с англ. – М.: ООО «И.Д. Вильямс», 2007. – 1152 с.

3. Рассел С., Норвиг П. Искусственный интеллект: современный подход, 2-е изд.: Пер.

с англ. – М.: Издательский дом «Вильямс», 2006. – 1408 с.

4. Люгер Д.Ф. Искусственный интеллект: стратегии и методы решения сложных проблем, 4-е издание.: Пер. с англ. – М.: Издательский дом «Вильямс», 2003. – 864 с.

б) дополнительная литература:

1. Еремеев А.П., Чибизова Н.В. Инструментальные средства конструирования экспертных систем: Метод. пособие / Под. ред. В.Н. Вагина. – М.: Издательство МЭИ, 2002.

– 100 с.

2. Еремеев А.П., Чибизова Н.В. Проектирование экспертных систем реального времени на основе инструментального комплекса G2: Метод указания. – М.: Издательство МЭИ, 1998. – 40 с.

3. Осипов Г.С. Лекции по искусственному интеллекту. М.: КРАСАНДР, 2009. – 272 с.

4. Рыбина Г.В. Основы построения интеллектуальных систем: учебное пособие. – М.:

Финансы и статистика; ИНФРА-М, 2010. – 432 с.

7.2. Электронные образовательные ресурсы:

а) лицензионное программное обеспечение и Интернет-ресурсы: при выполнении лабораторных работ используется лицензионное программное обеспечение ОС Windows, свободно распространяемое по сети Интернет программное обеспечение языка искусственного интеллекта CLIPS (C Language Integrated Production System) и руководства (http://www.ghg.net/clips/CLIPS.html; http://www.ghgcorp.comt/clips/CLIPS.html), лицензионные инструментальные средства конструирования ЭС, а также разработанные на кафедре и зарегистрированные в Реестре программ для ЭВМ (РОСПАТЕНТ) программные средства.

б) другие: набор слайдов, презентаций и видеороликов по материалу лекций.

8. МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

Для обеспечения освоения дисциплины необходимо наличие учебной аудитории, снабженной мультимедийными средствами для представления презентаций лекций и показа учебных фильмов, а также аудитории, оснащенной современной компьютерной техникой для выполнения лабораторных работ.

Программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО и с учетом рекомендаций ООП ВПО по направлению подготовки 010400 Прикладная математика и информатика, магистерская программа "Математическое и программное обеспечение вычислительных машин и компьютерных сетей».

ПРОГРАММУ СОСТАВИЛ:

"УТВЕРЖДАЮ":

Зав. кафедрой Прикладной математики

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

МОСКОВСКИЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

(ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)

ИНСТИТУТ АВТОМАТИКИ И ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКИ (АВТИ)

_ Направление подготовки: 010400 Прикладная математика и информатика Магистерская программа:

Математическое и программное обеспечение вычислительных машин и компьютерных сетей Квалификация (степень) выпускника: магистр Форма обучения: очная

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ

"КОМПЬЮТЕРНАЯ ГРАФИКА"

Практические занятия Объем самостоятельной работы по учебному плану (всего) Экзамен Курсовые проекты (работы)

1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

приобретение знаний, необходимых для создания графических Целью дисциплины является приложений, и освоение навыков создания статических и анимационных графических сцен.

По завершению освоения данной дисциплины студент способен и готов:

способностью иметь представление о современном состоянии и проблемах прикладной математики и информатики, истории и методологии их развития (ОК-2);

способностью самостоятельно приобретать с помощью информационных технологий и использовать в практической деятельности новые знания и умения, в том числе, в новых областях знаний, непосредственно не связанных со сферой деятельности, расширять и углублять своё научное мировоззрение (ОК-4);

способностью порождать новые идеи и демонстрировать навыки самостоятельной научноисследовательской работы и работы в научном коллективе (ОК-5);

способностью разрабатывать концептуальные и теоретические модели решаемых научных проблем и способностью углубленного анализа проблем, постановки и обоснования задач научной и проектнотехнологической деятельности (ПК-3);

способностью проводить семинарские и практические занятия со студентами, а также лекционные занятия спецкурсов по профилю специализации (ПК-8);

способность реализации решений, направленных на поддержку социально значимых проектов, на повышение электронной грамотности населения, обеспечения общедоступности информационных реализовывать самостоятельные мультимедийные проекты в различных областях деятельности (научной, производственной, образовательной и др.).

Задачами дисциплины являются изучение базовых моделей и алгоритмов компьютерной графики;

получение практических навыков создания графических сцен средствами приложения 3ds Max;

освоение языка программирования MAXScript.

2. МЕСТО ДИСЦИПЛИНЫ В СТРУКТУРЕ ООП ВПО

Дисциплина относится к части М.1 Общенаучный цикл основной образовательной подготовки магистров по направлению 010400 Прикладная математика и информатика.

Дисциплина базируется на следующих дисциплинах: Математический анализ, Современные компьютерные технологии, Алгебра и геометрия, Основы информатики, Языки и методы программирования, Базы данных, Численные методы, Методы оптимизации.

Знания, полученные при освоении дисциплины, необходимы при подготовке и защите магистерской диссертации, а также в практической деятельности специалиста.

3. РЕЗУЛЬТАТЫ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

В результате освоения учебной дисциплины обучающиеся должны демонстрировать следующие результаты образования:

Знать: основные методы информатики, линейной алгебры и геометрии, компьютерной графики (ОК-2, ПК-2, ПК-3).

Уметь: понимать и применять на практике компьютерные технологии для решения различных задач в области компьютерной графики и анимации (ОК-2, ОК-4, ОК-5, ПК-2, ПК-3, ПК-8, ПК-14).

Владеть: навыками решения практических задач в области компьютерной графики и анимации (ОК-4, ПК-2, ПК-3, ПК-8, ПК-14).

4. СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

4.1 Структура дисциплины Общая трудоемкость дисциплины составляет 5 зачетных единицы, 128 часов.

п/п Полигональная модель объекта, аффинные координат объекта и его компонентов 2 Методы формирования 3d-поверхности.

моделирование на ключей. Управляющие компьютерной анимации посредством модификация модифицированных Создание атмосферных Создание составных 4.2 Содержание лекционно-практических форм обучения 4.2.1. Лекции 1. Полигональная модель объекта, аффинные преобразования координат объекта и его компонентов.

Треугольная грань как основа полигональной модели. Виды полигональных моделей и преобразование одного вида в другой. Модель на основе неоднородных рациональных сплайнов Безье. Системы координат. Базовая точка. Преобразования перемещения, поворота и масштабирования всего объекта и его компонентов.

2. Методы формирование 3d-поверхности. Полигональное моделирование на низком уровне.

Формирование 3D-поверхности на основе 2D-образа посредством операций выдавливания, скоса и аффинных преобразований. Применение операций сглаживания для повышения качества результата. Поверхности смещения, вращения и сдвига. Операции над вершинами и гранями полигональной модели.

3. Анимация на основе ключей. Управляющие элементы в задачах компьютерной анимации.

Методы создания ключей анимации. Анимация координат и значений свойств объектов. Анимационные кривые и методы их редактирования. Программирование анимации средствами MAXScript. Виды управляющих элементов и их реализация.

модифицированных объектов.

Параметрическая модификация. Центр и габаритный контейнер преобразований. Свободные деформации объектов. Модификаторы каркаса объекта. Анимационные модификаторы. Программирование модификаторов.

5. Динамическое моделирование ткани, твердых и мягких тел Моделирование сцены на основе коллекций (твердых, мягких тел и ткани). Задание свойств объектов. Виды сил и ограничений в задачах динамического моделирования. Модели обработки столкновений. Программирование динамических моделей.

6. Управление материалами и источниками света.

RGB-компоненты цвета. Модель освещенности. Управление нормалями граней. Группы сглаживания. Принципы наложения текстуры на полигональную модель объекта. Библиотека материалов. Стандартный материал и его свойства. Задание карт материалов и управление их свойствами. Механизм употребления нескольких материалов для одного объекта. Анимация материалов и их карт. Программирование анимации материалов. Виды источников света.

7. Создание атмосферных эффектов и эффектов линзы.

Эффекты объемного света и тумана. Моделирование дыма, огня и взрыва. Употребление линз: эффекты сияния, кольца, луча и звезды. Программирование атмосферных эффектов.

8. Системы частиц.

Специализированные системы частиц для имитации дождя, снега, вьюги и других явлений.

Массив частиц. Дробление полигональной модели объекта средствами массива частиц. Силы и отражатели, употребляемые с массивом частиц. Поток частиц, события и тесты.

Программирование систем частиц.

9. Создание составных объектов.

Виды составных объектов и их употребление для решений задач моделирования.

Применение составных объектов для векторизации и управления системами частиц.

Анимация параметров составных объектов. Программирование анимации составных объектов.

4.2.2. Практические занятия Практические занятия учебным планом не предусмотрены.

4.2.3. Лабораторные работы 1. Создание стандартных примитивов и их преобразование в полигональные модели. Выполнение аффинных преобразований объектов и их компонентов: вершин, ребер, полигонов и элементов. Изменение положение координат базовой точки примитива.

2. Создание 3d-поверхности по известному растровому образу с употреблением аффинных преобразований и операций выдавливания, скоса и соединения ребер. Формирование поверхности вращения на основе плоского сплайна. Применение сглаживания для повышения качества результата.

3. Анимация движения сферы по сторонам прямоугольника. Воспроизведение прыгающего мяча, движения стрелок часов. Анимация вертолета, поражающего цель. Анимация вершин, ребер и граней объектов. Анимация значений свойств объектов. Реализация движения объекта с привязкой к пути. Работа с анимационными кривыми (редактирование ключей) в редакторе дорожек. Моделирование колебаний мембраны динамика звуковой колонки.

4. Применение параметрических модификаторов (Наклонить, Вытянуть, Надуть, Разрезать, Сместить и др.) для редактирования полигональной модели объекта. Анимация параметрических модификаторов.

5. Моделирование столкновений твердых тел. Анимация флага, скатерти, занавески, подушки и укрепленной на петлях вывески.

6. Создание и применение материалов к полигональным объектам. Использование карты градиентного спуска для моделирования ландшафта местности. Моделирование стеклянного изделия. Употребление нескольких материалов для одного объекта (на примере плоскости). Создание источника света с тенью. Анимация таяния снега на горной вершине за счет изменения свойств карты градиентного спуска. Воспроизведение сферы с различными наборами групп сглаживания.

7. Моделирование дыма, огня и взрыва. Применение объемного света в задаче воспроизведения телевизионной заставки. Анимация объемного тумана и света. Применение линз Кольцо и Звезда со стандартным источником света.

8. Создание анимация разрушения чайника при его соударении с плоскостью и последующая анимация сборки чайника из полученных при его разрушении фрагментов. Создание анимации заполнения емкости (куба) частицами с использованием отражателей. Анимация вихря, кольца частиц вокруг сферы и лучей частиц, покидающих сферу.

9. Построение моделей подушки, лодки и ложки на основе плоских сплайнов с употреблением операции сдвига и деформации, согласованной с формой сплайна. Создание модели вазы из цилиндра за счет его объемной деформации, копирования, масштабирования и выполнения булевой операции вычитания малой формы из большой.

4.2.4. Расчетные задания 1. Программирование Rag Doll ограничений reactor приложения 3ds Max.

2. Создание модели персонажа на основе системы частиц Particle Flow.

3. Создание параметрической модели объекта.

4. Программирование контролеров объекта Biped (двуногого).

5. Реализация 3d-разбиения Вороного.

6. Реализация фрактального алгоритма сжатия изображений.

7. Управление мимикой лица персонажа на основе низкополигональной модели.

4.2.5. Курсовые проекты и курсовые работы Курсовой проект (курсовая работа) учебным планом не предусмотрен.

5. ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

проводятся в форме лекций с использованием видео материалов, Лекционные занятия отражающих основные положения раскрываемой темы.

Лабораторные работы Самостоятельная работа работам и зачету.

Расчетное задание заключается в реализации анимационного проекта повышенной сложности. Возможные темы расчетных заданий:

6. ОЦЕНОЧНЫЕ СРЕДСТВА ДЛЯ ТЕКУЩЕГО КОНТРОЛЯ УСПЕВАЕМОСТИ

И ПРОМЕЖУТОЧНОЙ АТТЕСТАЦИИ ПО ИТОГАМ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

Для текущего контроля успеваемости используются контрольные задачи и устный опрос.

Аттестация по дисциплине – зачет.

Оценка за освоение дисциплины, определяется 0.7 * (средняя оценка за лабораторные работы и контрольные задачи) + 0.15 * (оценка, полученная за расчетное задание) + 0.15 * (оценка, полученная на зачете).

В приложение к диплому вносится оценка за 1 семестр.

7. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ И ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

7.1. Литература а) основная литература 1. Бартеньев О. В. Программирование модификаторов 3ds Max. Учебно-справочное пособие. – М.:

Физматкнига, 2009. – 341 с.

2. Боресков А. В. Расширения OpenGL. Полигональные модели. – СПб.: БХВ-Петербург, 2005. – 688 с.

3. Хейфец А. Л. Инженерная компьютерная графика. AutoCAD. – М.: ДИАЛОГ-МИФИ, 2002. – 432 с.

4. Шикин Е. В., Боресков А. В. Компьютерная графика. Полигональные модели. – М.: ДИАЛОГ-МИФИ, 2000. – 464 с.

5. Е. В. Шикин, А. И. Плис. Кривые и поверхности на экране компьютера. Руководство по сплайнам для пользователя. – М.: ДИАЛОГ-МИФИ, 1996. – 240 с.

6. Autodesk® 3ds Max® 2011. MAXScript Reference.

б) дополнительная литература 1. Ламот А. Программирование игр для Windows. Советы профессионала. – М.: Издательский дом Вильямс, 2004. – 880 с.

2. Боресков А. В. Графика трехмерной компьютерной игры на основе OpenGL. – М.: ДИАЛОГ-МИФИ, 2004. – 460 с.

7.2. Электронные образовательные ресурсы а) лицензионное программное обеспечение и Интернет-ресурсы 1. Приложение Autodesk® 3ds Max® 2011.

2. Он-лайн журнал по компьютерной графике и анимации (http://render.ru/).

3. Сайт разработчиков MAXScript-приложений (http://100byte.ru/).

4. CG Tutorials. The Pillar of Computer Graphics (http://www.cgtutorials.com/).

б) другие Crash course. Учебный видео курс по компьютерной графике фирмы Autodesk®.

Он-лайн журнал 3D Society (http://www.3dsociety.ru/lessons/).

Видео уроки для начинающих (http://www.skachat-uroki.ru/).

Учебные фильмы сайта http://100byte.ru/.

8. МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

Для обеспечения освоения дисциплины нужна учебная аудитории, снабженная объединенными в сеть компьютерами (по одному на каждого студента), проектором и звуковой системой, необходимыми для представления лекционных видео материалов и показа учебных фильмов.

Программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО и с учетом рекомендаций ПрООП ВПО по направлению подготовки 010400 «Прикладная математика и информатика»; профили:

Математическое и программное обеспечение вычислительных машин и компьютерных сетей.

Математическое моделирование.

ПРОГРАММУ СОСТАВИЛ:

к.т.н., доцент Бартеньев О. В.

"УТВЕРЖДАЮ":

Зав. кафедрой Прикладной математики д.т.н., профессор Еремеев А.П.

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

МОСКОВСКИЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

(ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)

ИНСТИТУТ АВТОМАТИКИ И ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКИ (АВТИ)

_ Направление подготовки: 010400 Прикладная математика и информатика Магистерская программа:

Математическое и программное обеспечение вычислительных машин и компьютерных сетей Квалификация (степень) выпускника: магистр Форма обучения: очная

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ

"МНОГОАГЕНТНЫЕ СИСТЕМЫ"

Практические занятия Расчетные задания, рефераты Объем самостоятельной работы по учебному плану (всего) Экзамен Курсовой проект

1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

Цель преподавания дисциплины «Многоагентные системы» заключается в обучении студентов передовым методам, моделям, средствам и технологиям системного анализа и синтеза, компьютерной обработки информации и автоматизированного управления на основе теории искусственных агентов и многоагентных систем. Овладение материалом курса должно заложить у студентов теоретическую базу в области агентно-ориентированного подхода в информатике и искусственном интеллекте и сформировать у них основные навыки пользователей и разработчиков современных компьютерных систем, опирающихся на технологию агентов.

Задачи преподавания дисциплины:

дать студентам объективное и достаточно полное представление об искусственных агентах, многоагентных системах и виртуальных организациях;

подготовить студентов к применению агентно-ориентированных подходов и технологий в курсовом проектировании, при выполнении НИР и магистерской диссертации;

сформировать у студентов необходимые знания, навыки и умения для разработки, адаптации и использования новейших средств информатики и искусственного интеллекта на основе теории агентов в их последующей профессиональной деятельности.

По завершению освоения данной дисциплины студент должен быть способен и готов:

разбираться в современном состоянии и проблемах теории агентов и многоагентных систем, в основных разделах теории (интеллектуальные и реактивные агенты, системы распределенного и децентрализованного искусственного интеллекта, системы эмергентного интеллекта и искусственной жизни), в методах управления знаниями агентов, инженерии взаимодействий между агентами и самоорганизации действий агентов в многагентных системах (ОК-2);

использовать углубленные теоретические и практические знания в области разработки искусственных агентов и многоагентных систем, самостоятельно приобретать и использовать в практической деятельности новые знания и умения с помощью современных информационных и коммуникационных технологий, расширять и углублять свое научное мировоззрение (ОК-3, ОК-4);

порождать новые идеи и демонстрировать навыки самостоятельной научноисследовательской работы и работы в научном коллективе, совершенствовать и развивать свой интеллектуальный уровень, активно общаться в научной и производственной сферах деятельности, участвовать в научно-практических конференциях по тематике теории и приложений агентов и многоагентных систем (ОК-5, ОК-6, ОК-7);

использовать углубленные знания правовых и этических норм при оценке последствий своей профессиональной деятельности, при разработке и осуществлении социально-значимых проектов (ОК-9);

проводить научные исследования в области разработки и применения искусственных агентов и многоагентных систем, получать новые научные и прикладные результаты, разрабатывать концептуальные и теоретические модели и методы решаемых задач, проводить углубленный анализ проблем, ставить и обосновывать задачи научной и проектно-технологической деятельности (ПК-1, ПК-2, ПК-3);

управлять проектами (НИР, НИОКР) планировать научно-исследовательскую деятельность, анализировать риски, быть ответственным исполнителем и руководителем коллектива исполнителей проекта (ПК-5);

проводить лекционные, семинарские и практические занятия спецкурсов в области разработки и применения искусственных агентов и многоагентных систем, разрабатывать учебно-методические комплексы для электронного и мобильного обучения (ПК-8, ПК-9);

работать в международных проектах и участвовать в деятельности профессиональных сетевых сообществ по тематике специализации (ПК-11, ПК-12);

реализовать решения, направленные на поддержку социально-значимых проектов и обеспечения общедоступности информационных услуг (ПК-14).

2. МЕСТО ДИСЦИПЛИНЫ В СТРУКТУРЕ ООП ВПО

Дисциплина относится к вариативной части (дисциплинам по выбору, № дисциплины по учебному плану М 8.2) ООП ВПО по направлению подготовки 010400 Прикладная математика и информатика, магистерская программа "Математическое и программное обеспечение вычислительных машин и компьютерных сетей».

Дисциплина базируется на следующих дисциплинах: «Теория множеств», «Дискретная математика», «Математическая логика», «Системы искусственного интеллекта», «Языки и методы программирования», Знания, полученные по освоению дисциплины, необходимы при выполнении курсового проекта, НИР и при подготовке магистерской диссертации.

3. РЕЗУЛЬТАТЫ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

В результате освоения учебной дисциплины обучающиеся должны демонстрировать следующие результаты образования:

Знать:

основные методологии, методы и модели агентов и многоагентных систем, включая методы и модели агентов, функционирующих в условиях неточности, нечеткости, неполноты и противоречивости имеющейся информации (данных и знаний);

программные инструментальные средства для разработки агентно-ориентированных технологий и многоагентных систем, ориентированных на различные приложения;

возможности применения методов, моделей и базовых инструментальных средств проектирования агентов и многоагентных систем для различных предметных\ проблемных областей;

основные источники научно-технической информации, включая Интернет-ресурсы, по основным направлениям теории искусственных агентов и многоагентных систем.

Уметь:

самостоятельно разбираться в имеющихся концепциях, методах и моделях агентов и многоагентных систем в плане реализации эффективных агентно-ориентированных технологий и применять их для решения прикладных задач;

использовать имеющееся программное обеспечение для разработки искусственных агентов и многоагентных систем;

проводить научные исследования в области разработки и применения перспективных агентно-ориентированных технологий и получать новые научные и прикладные результаты, разрабатывать концептуальные и теоретические модели и методы решаемых задач, проводить углубленный анализ проблем, ставить и обосновывать задачи научной и проектно-технологической деятельности;

проводить лекционные, семинарские и практические занятия спецкурсов в области теории агентов, многоагентных систем и виртуальных организаций, разрабатывать учебно-методические комплексы для электронного и мобильного обучения.

выбирать и использовать необходимые компьютерные средства, в том числе перспективные и распределенные системы, математическое и программное обеспечение.

Владеть:

методологией и навыками практического применения подходов, методов и моделей многоагентных систем, а также соответствующих компьютерных средств, математического и программного обеспечения в своей профессиональной деятельности; навыками разработки перспективных агентно-ориентированных технологий;

терминологией, навыками поиска и использования научно-технической информации по профессиональной тематике, навыками работы в коллективе, планирования НИР и управления научными коллективами.

4. СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

4.1 Структура дисциплины Общая трудоемкость дисциплины составляет 3 зачетных единицы, 108 часов.

Раздел дисциплины.

№ Форма промежуточной Методологии и Примеры приложений технологий 4.2 Содержание лекционно-практических форм обучения 4.2.1. Лекции:

1. Введение. Системный подход к ИИ. Основные функции и структуры интеллекта. Ведущие тенденции современного ИИ. Системные единицы в ИИ. Простые, интегрированные и гибридные интеллектуальные системы. Синергетический подход в ИИ 2. Агент как промежуточное звено между субъектом и объектом. Свойства агентов.

Интерпретация, классификация и формализация агентов. Социальные и биологические аспекты агентов. Интеллектуальные (когнитивные, делиберативные, коммуникативные, ресурсные) и реактивные агенты. Модели автономных агентов. Семиозис агентов 3. Горизонтальные и вертикальные архитектуры агентов. Интеллектуальные и реактивные архитектуры. Классификаторы и коннекционистские архитектуры. Архитектуры соподчинения 4. Интенциональные свойства агентов. Описание интенций агентов в пространстве состояний. Модели аттракторов. Экстремальные принципы в формализации агентов.

Представление агента на основе BDI-моделей. Логические и алгебраические структуры в описании агентов 5. Классификация НЕ-факторов при моделировании агентов. Формальное описание основных групп НЕ-факторов. Лингво-логический и логико-алгебраический подходы к моделированию НЕ-факторов. Многозначные и нечеткие логики, алгебры Гейтинга, Клини и Чэна в анализе НЕ-факторов 6. Коллективные агенты и многоагентные системы Определение и формализация многоагентных систем. Классификация многоагентных систем. Направления развития МАС:

распределенный ИИ, децентрализованный ИИ, искусственная жизнь, адаптивное поведение.

Основные архитектуры многоагентных систем (древовидные, сетевые). Анализ пирамидальной архитектуры 7. Основные характеристики и виды взаимодействия агентов. Модели взаимодействия агентов. Анализ критериев и ситуаций взаимодействия. Причины кооперации. Ресурсные и ресурсно-целевые графы в описании процессов кооперации. Способы построения различных архитектур многоагентных систем в процессах кооперации агентов.

8. Коммуникативные процессы в теории агентов. Модели коммуникации агентов. Протокол речевых актов. Автоматные модели коммуникации. Диалоговые игры, диалоговые логики и диалоговые решетки.

9. Функциональная структура деятельности агента и ее моделирование. Синтез индивидуальной и коллективной деятельности. От интенций к действиям. Модели действий в информатике и ИИ. Фреймы действий. Логико-алгебраическое описание действий 10. Ключевые характеристики групп и организаций. Сообщества многоагентных систем и сетевые организации. Социальные агенты. Проектирование многоагентных систем и организаций: восходящее нисходящее, смешанное. Методологии Gaia, PASSI, TROPOS.

Посттейлоровские организации: виртуальные, обучающиеся, интеллектуальные организации 11. От объектов к агентам. Сравнение объектно- и агентно-ориентированного программирования. Требования к средствам программирования агентов. Языки, библиотеки и среды программирования агентов 12. Приложения автономных агентов и многоагентных систем (поиск в сети Интернет, реинжиниринг предприятий, виртуальные организации, электронная коммерция, управление бизнесом и производством) 4.2.2. Практические занятия учебным планом не предусмотрены:

4.3. Лабораторные работы:

1 семестр № 1. Исследование вариантов структур многоагентых систем с помощью ПолигонСтрин (6 часов) №2. Разработка моделей взаимодействия агентов с использованием библиотеки BeeGent (6 часов).

№ 3. Разработка многоагентной системы в программной среде JADE (6 часов).

4.4. Расчетные задания:

№1. Логическое моделирование систем модальностей для агентов.

№2. Проектирование четких и нечетких онтологий агентов.

№3. Построение и анализ моделей взаимодействия и стратегий поведения агентов на основе знаковых отношений и решеток.

№4. Построение и анализ фреймовых моделей действий агентов.

4.5. Курсовые проекты и курсовые работы: учебным планом не предусмотрены

5. ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

Лекционные занятия проводятся в форме лекций с использованием электронных образовательных ресурсов (слайдов, презентаций, видеороликов и др.).

Лабораторные занятия проводятся с использованием современных компьютерных средств.

Самостоятельная работа включает подготовку к тестам, выполнение расчетных работ, оформление лабораторных работ и подготовку к их защите, подготовку реферата, подготовку к зачету и экзамену.

6. ОЦЕНОЧНЫЕ СРЕДСТВА ДЛЯ ТЕКУЩЕГО КОНТРОЛЯ УСПЕВАЕМОСТИ,

ПРОМЕЖУТОЧНОЙ АТТЕСТАЦИИ ПО ИТОГАМ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

Для текущего контроля успеваемости используются различные виды тестов, контрольные работы, устный опрос, защита лабораторных работ и расчетных работ.

Аттестация по дисциплине – зачет, экзамен.

7. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ И ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ

ДИСЦИПЛИНЫ

7.1. Литература:

а) основная литература:

1. Тарасов В.Б. От многоагентных систем к интеллектуальным организациям. – М.:

Эдиториал УРСС, 2002.

2. Тарасов В.Б. Агенты, многоагентные системы, виртуальные сообщества: стратегическое направление в информатике и искусственном интеллекте// Новости искусственного интеллекта. – 1998. – №2. – С.5-63.

3. Пузанков Д.В., Мирошников В.И., Пантелеев М.Г., Серегин А.В. Интеллектуальные агенты, многоагентные системы и семантический веб: концепции, технологии, приложения.

– Санкт-Петербург: Технолит, 2008.

4. Рассел С., Норвиг П. Искусственный интеллект: современный подход, 2-е изд.: Пер. с англ. – М.: Издательский дом «Вильямс», 2006.

5. Wooldridge M. An Introduction to Multiagent Systems. 2nd ed. – New York: Wiley and Sons, 2009.

б) дополнительная литература:

1. Андреев В.В., Батищев С.В., Ивкушкин К.В., Искварина Т.В., Скобелев П.О.

Инструментальные средства для разработки мультиагентных систем промышленного масштаба// Проблемы управления и моделирования в сложных системах. Труды VI-й международной конференции (Cамара,14-17 июня 2004 г.).– Самара: Самарский научный центр РАН, 2004. – C.233-240.

2. Виттих В.А., Скобелев П.О. Мультиагентные модели взаимодействия для построения сетей потребностей и возможностей в открытых системах// Автоматика и телемеханика. – 2003. – №1. – С.177-185.

3. Городецкий В.И. Многоагентные системы: основные свойства и модели координации поведения// Информационные технологии и вычислительные системы.–1998. – №1. – С.22-34.

3. Городецкий В.И., Карсаев О.В., Конюший В.Г., Самойлов В.В., Хабалов А.В. Среда разработки многоагентных приложений MASDK // Информационные технологии и вычислительные системы. – 2003. – №12. – С.26-41.

4. Городецкий В.И., Карсаев О.В., Самойлов В.В., Серебряков С.В. Инструментальные средства для открытых сетей агентов// Известия РАН: Теория и cистемы управления. – 2008. – №.3. – С.106-124.

5. Городецкий В.И., Карсаев О.В., Самойлов В.В., Серебряков С.В. Прикладные многоагентные системы группового управления// Искусственный интеллект и принятие решений. – 2009. – №2. – С.3-24.

6. Емельянов В.В. Многоагентная модель децентрализованного управления производственными системами// Информационные технологии и вычислительные системы.

– 1998. – №1. – С.69-77.

7. Котенко И.В., Cтанкевич Л.А. Командная работа агентов в реальном времени// Новости искусственного интеллекта. – 2003. – №3. – С.25-31.

7. Кузнецов О.П.. Однородные ресурсные сети. I. Полные графы// Автоматика и телемеханика. – 2009. – № 11. – С.136-147.

8. Новиков Д.А. Сетевые структуры и организационные системы. – М.: ИПУ РАН, 2003.

9. От моделей поведения к искусственному интеллекту/ Под ред. В.Г.Редько. – М.: КомКнига, 10. Поспелов Д.А. Многоагентные системы – настоящее и будущее // Информационные технологии и вычислительные системы. – 1998. – №1. – С.14-21.

11. Редько В.Г. Эволюционная кибернетика. – М: Наука, 2001.

12. Cкобелев П.О. Теоретические основы создания открытых мультиагентных систем для оперативной обработки информации в процессах принятия решений // Проблемы управления и моделирования в сложных системах. Труды V-й Международной конференции (Самара, 17-21 июня 2003 г.). – Самара: СНЦ РАН. ИПУСС РАН, 2003.

– С.295-303.

13. Cкобелев П.О. My Agent Framework: мультиагентный подход к разработке социальных сетей с эмергентным интеллектом// Проблемы управления и моделирования в сложных системах. Труды VII-й Международной конференции (Самара, 22 -28 июня г.). – Самара: СНЦ РАН. ИПУСС РАН, 2007. – С.511-527.

14. Смирнов А.В., Пашкин М.П., Шилов Н.Г., Левашова Т.В., Крижановский А.А.

Принципы реализации проблемно-ориентированных агентов в системе интеграции знаний// Проблемы управления и моделирования в сложных системах. Труды V-й Международной конференции (Самара, 17-21 июня 2003 г.). – Самара: СНЦ РАН. ИПУСС РАН, 2003. – С.284-294.

15. Стефанюк В.Л. Локальная организация интеллектуальных систем. Модели и приложения. – М.: Физматлит, 2004.

16. Таран Т.А. О разрешении конфликтов в многоагентных системах на основе аргументации//Искусственный интеллект (Доценк, Украина). – 1997. – №1-2. – С.36-50.

17. Тарасов В.Б., Шильников П.С. Виртуальные предприятия: свойства, технология создания, компоненты инфраструктуры// Информационные технологии. – 2000. – №9. –С.2-7.

18. Трахтенгерц Э.А. Агентно-ориентированные информационные технологии управления проектами. – М.: ИПУ РАН, 1999.

19. Jennings N.R., Wooldridge M. Applications of Agent Technology// Agent Technology:

Foundations, Applications and Markets/ Ed. by N.R.Jennings and M.Wooldridge. – Berlin:

Springer Verlag, 1998.

20. Haddadi A. Communication and Cooperation in Agent Systems: A Pragmatic Theory.

– Berlin: Springer Verlag, 1996.

21. Shoham Y. Agent Oriented Programming// Artificial Intelligence. – 1993. – Vol.60, №1. – P.51-92.

22. Subrahmanian V.S., Bonatti P., Dix J. et al. Heterogeneous Agent Systems. Cambridge MA:

The MIT Press, 2000.

23. Wooldridge M. Reasoning About Rational Agents. – Cambridge MA: The MIT Press, 2000.

24. Wooldridge M., Jennings N.R., Kinny D. The Gaia Methodology for Agent-Oriented Analysis and Design// Autonomous Agents and Multi-Agent Systems, 2000. Vol.3, P.285-312.

7.2. Электронные образовательные ресурсы:

а) лицензионное программное обеспечение и Интернет-ресурсы: при выполнении лабораторных работ используется лицензионное программное обеспечение ОС Windows, свободно распространяемая по сети Интернет программная среда JADE http://www.fipa.org/ specs/fipa00023/ http: // www. agent.org http: // www. agents.media.mit.edu/groups/agents http: // www.auml.org http: // www.botspot.com/newbots http: // www.cl.cam.ac.uk/users/rwabl/agents.html http: // www.cs.cmu.edu/~softagents/DAIlist http: // www.cs.umbc.edu/agents http: // www.jade.tilab.com http: // www.networking.ibm.com/iag/iaghome.html http: //goma.univ-paris.13.fr/Agents World б) другие: набор слайдов, презентаций и видеороликов по материалу лекций.

8. МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

Для обеспечения освоения дисциплины необходимо наличие учебной аудитории, снабженной мультимедийными средствами для представления презентаций лекций и показа учебных фильмов, а также аудитории, оснащенной современной компьютерной техникой для выполнения лабораторных работ.

Программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО и с учетом рекомендаций ООП ВПО по направлению подготовки 010400 Прикладная математика и информатика, магистерская программа "Математическое и программное обеспечение вычислительных машин и компьютерных сетей».

ПРОГРАММУ СОСТАВИЛ:

"УТВЕРЖДАЮ":

Зав. кафедрой Прикладной математики

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

МОСКОВСКИЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

(ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)

ИНСТИТУТ АВТОМАТИКИ И ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКИ (АВТИ)

_ Направление подготовки: 010400 Прикладная математика и информатика Магистерская программа:

Математическое и программное обеспечение вычислительных машин и компьютерных сетей Квалификация (степень) выпускника: магистр Форма обучения: очная

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ

"СОВРЕМЕННЫЕ КОМПЬЮТЕРНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ"

Практические занятия Объем самостоятельной работы по учебному плану (всего) Экзамен Курсовой проект

1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

Целью дисциплины является изучение принципов и технологий проектирования человеко-машинных интерфейсов программных систем.

По завершению освоения данной дисциплины студент способен и готов:

способность иметь представление о современном состоянии и проблемах человеко-машинного взаимодействия (ЧМВ) и методологии их развития (ОК-2);

способность использовать углубленные теоретические и практические знания при проектировании человеко-машинных интерфейсов (ЧМИ) (ОК-3);

способность самостоятельно приобретать с помощью информационных технологий и использовать в практической деятельности новые знания и умения в области ЧМВ (ОК-4);

способность порождать новые идеи и демонстрировать навыки самостоятельной научноисследовательской работы при проектировании ЧМИ (ОК-5).

способность, опираясь на углубленные знания правовых и этических норм, осознавать социальные последствия и оценивать риски, возникающие при воздействии проектируемых социально значимых программных систем на сознание пользователя (ОК-9);

способность разрабатывать концептуальные модели проектируемых программных систем (ПК-2);

способность углубленного анализа проблем, постановки и обоснования задач в области ЧМВ (ПК-3);

способность использовать интерфейсные модели пользователя как средство управления проектами (ПКЗадачами дисциплины являются:

познакомить обучающихся с принципами проектирования ЧМИ;

познакомить обучающихся с проблемами, возникающими при реализации ЧМВ;

познакомить обучающихся с современными технологиями и методологиями разработки и тестирования

2. МЕСТО ДИСЦИПЛИНЫ В СТРУКТУРЕ ООП ВПО

Дисциплина относится к вариативной части профессионального цикла М.2 основной образовательной программы подготовки магистров по профилю "Математическое и программное обеспечение вычислительных машин и компьютерных сетей" направления 010400 Прикладная математика и информатика.

Дисциплина базируется на следующих дисциплинах: «Технология разработки программных средств», «Основы программирования».

Знания, полученные по освоению дисциплины, необходимы при выполнении магистерской диссертации.

3. РЕЗУЛЬТАТЫ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

В результате освоения учебной дисциплины обучающиеся должны демонстрировать следующие результаты образования:

Знать:

базовые принципы разработки ЧМИ;

современные методологии разработки и тестирования ЧМИ.

Уметь:

применять базовые принципы при разработке ЧМИ;

разрабатывать модели пользователя системы;

использовать современные технологии ЧМВ.

Владеть:

навыками планирования работ в программном проекте;

навыками оценки рисков;

навыками работы с современными средствами автоматизации проектирования.

4. СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

4.1 Структура дисциплины Общая трудоемкость дисциплины составляет 3 зачетных единицы, 108 часов.

Модель целесообразного Основные этапы разработки Модели адаптации человека 4.2 Содержание лекционно-практических форм обучения 4.2.1. Лекции:

Тема 1. ЧМВ как объект междисциплинарного исследования.

Человеко-машинная цивилизация. История развития. Виртуальная реальность: технические средства и социальные аспекты. Основные парадигмы ЧМВ.

Тема 2. Базовая модель «человек в среде» и ее использование при организации ЧМВ.

Базовая модель «человек в среде». Влияние среды на сознание и поведение человека. Основные принципы поведения человека в среде. Адаптация как средство обеспечения эффективности в среде. Эффективность, как критерий оценки программных систем и классификации пользователей. Дихотомия «профессионал-любитель».

Программная система, как виртуальная среда. Агрессивные факторы среды. Принципы организации «дружественных сред». Учет основных принципов поведения человека в среде при организации ЧМВ.

Тема 3. Модель целесообразного поведения человека в среде и ее использование при проектировании интерфейсов.

Модель целесообразного поведения человека в среде. Общая схема целесообразного действия. Учет моделей поведения при разработке ЧМВ. Методика проектирование интерфейса как конкретизации схемы целесообразного действия.

Тема 4. Основные этапы разработки человеко-машинных интерфейсов.

Разработка концептуальной модели системы. Определение пользовательской аудитории: классификация пользователей и их социальных задач. Разработка объектной модели системы. Разработка операциональной модели системы. Разработка дизайна виртуальной среды. Отладка интерфейса.

Тема 5. Модели адаптации человека в среде и ее использование при проектировании ЧМИ.

Способы адаптации человека к среде. Цели и задачи. Общая схема адаптации. Разведка и обучение как методы адаптации. Модель разведки в среде. Обобщенная модель управления. Модель обучения. Средства и методы адаптации пользователей к виртуальным программным средам. Методы повышения эффективности разведки в программных средах. Методы организации обучения в программных системах.

Тема 6. Основные принципы когнитивной психологии: учет основных ограничений психики человека при проектировании ЧМВ.

Учет принципов работы сознательного и бессознательного при проектировании интерфейсов. Привычка как способ повышения эффективности. Учет проблем формирования привычки при проектировании интерфейсов.

Интерференция. Локус внимания как фактор ЧМВ. Процесс восприятия информации и его связь с локусом внимания. Учет параметров буферной, кратковременной и долговременной памяти при проектировании программных систем. Принципы восприятия внешних раздражителей: закон Вебера-Фехнера. Законы Фитса и Хика и их использование при проектировании интерфейсов. Учет ограниченности скорости восприятия информации при проектировании программных систем. Видимость и аффорданс. Зрительное восприятие.

Структура поля зрения и принципы восприятия зрительной информации.

Тема 7. Коммуникационные аспекты ЧМВ.

Мозг как знаковая система. Модель коммуникационного процесса. Информация. Смысл и понимание. Виды коммуникационных знаковых систем и их использование в ЧМИ. Образ, как способ кодирования информации.

Графические интерфейсы. Слово как способ кодирования информации. Логические интерфейсы. Проблемы и трудности коммуникации в графических и логических системах.

Тема 8. Проблемы модальности при организации ЧМВ.

Жесты и режимы. Модальность. Квазирежимы. Команды в интерфейсах. Побочные эффекты. Модели взаимодействия «объект – действие» и «действие – объект». Способы ввода управляющих команд. Настройки пользователя как модальность. Принцип монотонности и его роль при организации ЧМВ.

Тема 9. Квантификация интерфейсов.

Модели GOMS. Оценка количественных параметров основных операций графических и логических интерфейсов пользователя. Методика оценки времени взаимодействия. Примеры расчетов времени выполнения действий по методике GOMS.

Тема 10. Основные принципы графического дизайна и когнитивной графики.

Учет параметров восприятия при проектировании виртуальной среды. Методы снижения агрессивности виртуальных сред. Иллюзии зрения. Композиционные эффекты. Способы организации «незаметности»

интерфейса. Визуальная закономерность как принцип проектирования виртуальной среды. Модульные сетки.

Учет принципов эргономики при разработке ЧМИ.

4.2.2. Практические занятия Практические занятия учебным планом не предусмотрены.

4.3. Лабораторные работы № 1. Построение модели пользователя в концептуальной модели системы.

№ 2. Разработка сценариев пользователя.

№ 3. Построение объектной модели в концептуальной модели системы.

№ 4. Построение операционной модели в концептуальной модели системы.

№ 5. Построение концептуальной модели системы.

№ 6. Проверка модели по сценарию.

№ 7. Экспертная оценка модели.

№ 8. Построение прототипа модели. Бумажный вариант.

:№ 9. Построение прототипа модели: презентация.

№ 10. Построение прототипа модели: GUI.

№ 11. Построение прототипа модели: ProtoShare.

№12. Разработка дизайна интерфейсной формы для функции поиска.

№13. Разработка дизайна интерфейсной формы для файловой системы.

№14. Разработка дизайна интерфейсной формы для видеосистемы.

№15. Разработка дизайна интерфейсной формы текстового процессора.

№16. Тестирование прототипа методом наблюдения за пользователем.

№17. Тестирование прототипа методом проверки качества восприятия.

№18. Тестирование прототипа методом проговаривания задач.

4.4. Расчетные задания Расчетное задание учебным планом не предусмотрено.

4.5. Курсовые проекты и курсовые работы Курсовой проект (курсовая работа) учебным планом не предусмотрен.

5. ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

Лекционные занятия проводятся в форме лекций с использованием презентаций, содержащих большое количество графических материалов и примеров.

Практические занятия проводятся в аудитории в виде разбора примеров проектирования элементов интерфейсов и количественных оценок их эффективности.

Лабораторные занятия проводятся с применением компьютерной техники и современного программного обеспечения для создания прототипов графических интерфейсов.

Самостоятельная работа включает подготовку к тестам, оформление реферата и подготовку его презентации к защите, подготовку к зачету.

6. ОЦЕНОЧНЫЕ СРЕДСТВА ДЛЯ ТЕКУЩЕГО КОНТРОЛЯ УСПЕВАЕМОСТИ, ПРОМЕЖУТОЧНОЙ

АТТЕСТАЦИИ ПО ИТОГАМ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

Для текущего контроля успеваемости используются различные виды тестов, устный опрос, презентация реферата.

Аттестация по дисциплине – экзамен.

Оценка за освоение дисциплины, определяется на основе оценки, полученной студентом на экзамене.

В приложение к диплому вносится оценка за 2 семестр.

7. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ И ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

7.1. Литература:

а) основная литература:

1. Дж. Раскин, Интерфейс: новые направления в проектировании компьютерных систем, –М.: СимволПлюс, 2005. – 272 с.

2. А. Купер, Об интерфейсе. Основы проектирования взаимодействия., –М.: Символ-плюс, 2009. – 3. Р. Солсо. Когнитивная психология, –6-е изд. – СПб.: Питер, 2006. – 589 с.

б) дополнительная литература:

4. А. Л. Ронжин, А. А. Карпов, И. В. Ли, Речевой и многомодальный интерфейсы, –М.: Наука, 2006-. – 5. Д. Норман, Дизайн привычных вещей, –М.: Вильямс, 2006. –284 с.

6. Р. Торрес, Практическое руководство по проектированию и разработке пользовательского интерфейса. –М.: Вильямс, 2002. –400 с.

7.2. Электронные образовательные ресурсы:

а) лицензионное программное обеспечение:

Microsoft Office Word Microsoft Office Visio б) Интернет-ресурсы:

б) Интернет-ресурсы:

1. http://www.usability.ru/, сайт по эргономике пользовательских интерфейсов Usability.

http://usethics.ru/lib, библиотека статей по интерфейсам пользователя.

2. http://uibook2.usethics.ru/, книга: В.В Головач, Дизайн пользовательского интерфейса: искусство мыть 3. http://habrahabr.ru/blogs/ui/, библиотека статей по интерфейсам.

4. http://developer.apple.com/library/mac/#documentation/UserExperience/Conceptual/AppleHIGuidelines/XH IGIntro/XHIGIntro.html Документация по организации интерфейса пользователя фирмы Apple.

5. http://msdn.microsoft.com/en-us/library/aa511258.aspx Документация по организации интерфейса пользователя фирмы Microsoft.

8. МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

Для обеспечения освоения дисциплины необходимо наличие учебной аудитории, снабженной мультимедийными средствами для представления презентаций лекций, а также аудитории, оснащенной современной компьютерной техникой для выполнения лабораторных работ.

Программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО и с учетом рекомендаций ПрООП ВПО по направлению подготовки 010400 «Прикладная математика и информатика»; профили:

Математическое и программное обеспечение вычислительных машин и компьютерных сетей.

Математическое моделирование.

ПРОГРАММУ СОСТАВИЛ:

"УТВЕРЖДАЮ":

Зав. кафедрой Прикладной математики

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

МОСКОВСКИЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

(ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)

ИНСТИТУТ АВТОМАТИКИ И ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКИ (АВТИ)

_ Направление подготовки: 010400 Прикладная математика и информатика Магистерская программа:

Математическое и программное обеспечение вычислительных машин и компьютерных сетей Квалификация (степень) выпускника: магистр Форма обучения: очная

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ

"ДИСКРЕТНЫЕ МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ"

Лабораторные работы Объем самостоятельной работы по учебному плану (всего) Курсовой проект 1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ является получение знаний и навыков по использованию аппарата математической логики, связанного с моделированием рассуждений здравого смысла, которое находит все большее применение в интеллектуальных системах различного назначения.

По завершению освоения данной дисциплины студент способен и готов:

научные и прикладные результаты, разрабатывать концептуальные и теоретические модели решаемых научных проблем и задач, порождать новые идеи и демонстрировать навыки самостоятельной научно-исследовательской работы и работы в научном коллективе (ОК-5, ПК-1, ПК-2);

использовать углубленные теоретические и практические знания в области прикладной математики и информатики, а также выполнять углубленный анализ проблем, постановки и обоснования задач научной и проектно-технологической деятельности (ОК-3, ПК-3);

самостоятельно приобретать с помощью информационных технологий и использовать в практической деятельности новые знания и умения, в том числе, в новых областях знаний, непосредственно не связанных со сферой деятельности, расширять и углублять своё научное мировоззрение, а также участвовать в деятельности профессиональных сетевых сообществ по конкретным направлениям разрабатывать учебно-методические комплексы для электронного и мобильного обучения с целью повышения электронной грамотности населения, обеспечения общедоступности информационных услуг, организации процессов корпоративного обучения и развития корпоративных баз знаний (ПК-6, ПК-9, ПК-14).

Задачами дисциплины являются:

познакомить обучающихся с современным аппаратом неклассических логик, являющихся дальнейшим расширением классической логики;

познакомить обучающихся с новейшими тенденциями в семантическом анализе познакомить обучающихся с моделированием модальных, немонотонных, противоречивых и абдуктивных рассуждений.

2. МЕСТО ДИСЦИПЛИНЫ В СТРУКТУРЕ ООП ВПО

Дисциплина относится к вариативной части профессионального цикла Б.3 основной образовательной программы подготовки бакалавров по профилю "Математическое и программное обеспечение вычислительных машин и компьютерных сетей" направления 010400 Прикладная математика и информатика.

Дисциплина базируется на следующих дисциплинах: «Дискретная математика», «Математическая логика».

Знания, полученные по освоению дисциплины, необходимы при выполнении магистерской диссертации.

3. РЕЗУЛЬТАТЫ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

В результате освоения учебной дисциплины обучающиеся должны демонстрировать следующие результаты образования:

Знать:

современные методологии разработки программного обеспечения для интеллектуальных систем (ОК-4, ОК-5, ПК-1, ПК-2);

современные архитектурные концепции построения баз знаний, применяемые при разработке программных систем (ОК-4, ПК-3, ПК-12);

Уметь:

применять типовые архитектурные решения (ОК-5, ПК-2);

применять на практике методы автоматического доказательства теорем при работе с неклассическими логиками (ОК-3, ПК-3);

использовать пакеты программ (ОК-4, ПК-12).

Владеть:

методологией и навыками решения научных и практических задач (ОК-4, ПК-12).

4. СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

4.1 Структура дисциплины Общая трудоемкость дисциплины составляет 2 зачетных единицы, 72 часа.

Классические модальные логики Немонотонные модальные логики 4.2 Содержание лекционно-практических форм обучения 4.2.1. Лекции:

Тема 1. Знание в логических моделях (2 часа) Характерные особенности знаний: внутренняя интерпретация, наличие внутренней структуры связи, наличие внешней структуры связи, шкалирование, погружение в пространство с “семантической метрикой”, наличие активности.

Знание как обоснованное истинное убеждение. Понятия убеждения, истины и обоснования. Эпистемический и ассерторический статусы знания.

Не-факторы знаний: неполнота, противоречивость, немонотонность, неточность, неопределенность, нечеткость.

Роль нетрадиционных логик в семантическом анализе знаний и в моделировании рассуждений.

Литература: [1, 2, 3, 5] Тема 2. Классические модальные логики (6 часов) Исчисление предикатов первого порядка как основа построения модальной логики. Аксиомы классического исчисления высказываний (Рассела – Бернайса).

Аксиомы исчисления предикатов первого порядка. Правила вывода. Основные теоремы и правила дедукции исчисления предикатов первого порядка.

Вспомогательная логика как основа перехода к модальному исчислению высказываний. Постулаты, основные теоремы и правила модального исчисления высказываний.

Система S1: аксиомы, правила образования формул, теоремы и выводимые правила, явные модальности, общие метатеоремы.

Система S4: постулаты, теоремы и правила, доказуемые в S4.

Система S5.

Семантический анализ модальной логики. Модальные структуры, миры Крипке.

Свойства отношения доступности.

Литература: [1, 2, 4, 7] Тема 3. Немонотонные модальные логики (4 часов) Немонотонные логики Мак-Дермотта: модальный язык первого порядка, схемы классических и модальных аксиом, правила вывода, неподвижные (фиксированные) точки отображения системы вывода в множество посылок, отношение немонотонной выводимости.

Автоэпистемические логики (АЭЛ): язык и семантика, характеризация синтаксиса, анализ АЭЛ, семантика возможных миров.

Литература: [1, 2, 7] Теории с умолчаниями. Расширения теорий с умолчаниями. Примеры применения умолчаний. Нормальные теории. Полунормальные теории.

Наследственные системы с исключениями. Соотношения между логикой умолчаний и автоэпистемической логикой.

Литература: [1] Тема 5. Аргументация и абдукция в логических моделях (4 часа) Основы теории аргументации. Системы аргументации. Формальное определение абдукции. Предпочтительные объяснения. Абдукция versus дедукция.

Автоматизация абдукции в пропозициональной логике. Автоматизация абдукции для логики первого порядка. Роль абдукции в диагностических экспертных системах.

Литература: [1] Практические занятия 1. Знание в логических моделях.

2. Классические модальные логики.

3. Немонотонные модальные логики.

4. Логики умолчания.

5. Аргументация и абдукция в логических моделях.

4.3. Лабораторные работы учебным планом не предусмотрены.

4.4. Расчетные задания учебным планом не предусмотрены.

4.5. Курсовые проекты и курсовые работы Курсовой проект (курсовая работа) учебным планом не предусмотрен.

5. ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

Лекционные занятия проводятся в форме лекций с использованием презентаций и видео роликов. Презентации лекций содержат большое количество графических материалов и примеров.

Практические занятия проводятся с применением компьютерной техники.

Самостоятельная работа включает подготовку теоретического материала, решение задач, подготовку к зачету.

6. ОЦЕНОЧНЫЕ СРЕДСТВА ДЛЯ ТЕКУЩЕГО КОНТРОЛЯ УСПЕВАЕМОСТИ,

ПРОМЕЖУТОЧНОЙ АТТЕСТАЦИИ ПО ИТОГАМ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

Для текущего контроля успеваемости используются различные виды тестов, устный опрос, решение задач.

Аттестация по дисциплине – экзамен.

Оценка за освоение дисциплины, определяется на основе оценки, полученной студентом на экзамене.

В приложение к диплому вносится оценка за 2 семестр.

7. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ И ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ

ДИСЦИПЛИНЫ

7.1. Литература:

а) основная литература:

1. Вагин В.Н., Головина Е.Ю., Загорянская А.А., Фомина М.В. Достоверный и правдоподобный вывод в интеллектуальных системах. /Под ред. Вагина В.Н., Поспелова Д.А, 2-ое изд. М.: Физматлит, 2008. -712 с.

2. А. Тейз, П. Грибомон и др. Логический подход к искусственному интеллекту: от классической логики к логическому программированию. -М. :Мир. 1990. -432 с.

3. Чень Ч., Ли Р. Математическая логика и автоматическое доказательство теорем.

–М.: Наука, 1983. –358с.

4. Р.Фейс. Модальная логика. -М.: Наука, 1974. -520с.

5. Братко И. Программирование на языке Пролог для искусственного интеллекта. –М.: Мир, 1990. –560с.

б) дополнительная литература:

1. Вагин В.Н., Головина Е.Ю., Фомина М.Б. Методическое пособие. Теория алгоритмов и дедуктивный вывод. Издательство МЭИ, 1999 г., с.47.

2. Головина Е.Ю. Методические указания и описания лабораторных работ по курсу “Математическая логика”. Основы языка Пролог. М.: МЭИ(ТУ),1996, с.1- 6. Лорьер Ж. -Л. Системы искусственного интеллекта. –М.:Мир, 1991. –568с.

7. Семантика модальных и интенсиональных логик. /Под ред. В.А.Смирнов. -М.:

Прогресс, 1981. -424с.

8. МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

Для обеспечения освоения дисциплины необходимо наличие учебной аудитории, снабженной мультимедийными средствами для представления презентаций лекций и показа учебных фильмов, а также аудитории, оснащенной современной компьютерной техникой для выполнения лабораторных работ.

Программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО и с учетом рекомендаций ПрООП ВПО по направлению подготовки 010400 «Прикладная математика и информатика»;

профили:

Математическое и программное обеспечение вычислительных машин и компьютерных сетей.

Математическое моделирование.

ПРОГРАММУ СОСТАВИЛ:

"УТВЕРЖДАЮ":

Зав. кафедрой Прикладной математики

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

МОСКОВСКИЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

(ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)

ИНСТИТУТ АВТОМАТИКИ И ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКИ (АВТИ)

_ Направление подготовки: 010400 Прикладная математика и информатика Магистерская программа:

Математическое и программное обеспечение вычислительных машин и компьютерных сетей Квалификация (степень) выпускника: магистр Форма обучения: очная

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ

Практические занятия Расчетные задания, рефераты Объем самостоятельной работы по учебному плану (всего)

1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

Целью дисциплины является изучение технологии реализации крупных программных проектов.

По завершению освоения данной дисциплины студент способен и готов:

способность самостоятельно приобретать с помощью информационных технологий и использовать в практической деятельности новые знания и умения в том числе в новых областях знаний, непосредственно не связанных со сферой деятельности (ОКспособность углубленного анализа проблем, постановки и анализа задач научной и проектно-технологической деятельности (ПК-3);

способность управлять проектами, планировать научно-исследовательскую деятельность, анализировать риски, управлять командой проекта (ПК-5);

способность реализации решений, направленных на поддержку социально-значимых проектов, на повышение электронной грамотности населения, обеспечения общедоступности информационных услуг (ПК-14);

применять современные технологии разработки программных средств с применением CASE-средств, контролировать качество разрабатываемых программных продуктов;

организовывать работу и руководить коллективами разработчиков программных Задачами дисциплины являются:

познакомить обучающихся с современными методологиями разработки программного обеспечения;

познакомить обучающихся с современными технологиями разработки программного обеспечения;

познакомить обучающихся с современными инструментальными системами, используемыми при разработке программного обеспечения;

познакомить обучающихся с проблемами, возникающими при реализации крупных программных проектов.

2. МЕСТО ДИСЦИПЛИНЫ В СТРУКТУРЕ ООП ВПО

Дисциплина относится к вариативной части профессионального цикла М.3 основной образовательной программы подготовки магистров по профилю "Математическое и программное обеспечение вычислительных машин и компьютерных сетей" направления 010400 Прикладная математика и информатика.

Дисциплина базируется на следующих дисциплинах: «Технология разработки программных средств», «Основы программирования».

Знания, полученные по освоению дисциплины, необходимы при работе над магистерской диссертацией.

3. РЕЗУЛЬТАТЫ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

В результате освоения учебной дисциплины обучающиеся должны демонстрировать следующие результаты образования:

Знать:

современные методологии разработки программного обеспечения;

современные технологии разработки программного обеспечения;

современные архитектурные концепции, применяемые при разработке программных систем;

Уметь:

применять современные CASE-средства;

применять типовые архитектурные решения;

создавать и внедрять стандарты кодирования и проектирования;

анализировать архитектуру программных систем, оценивать уместность применения той или иной разновидности архитектурного решения.

Владеть:

навыками планирования работ в программном проекте;

навыками оценки рисков;

навыками работы с современными средствами автоматизации.

4. СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

4.1 Структура дисциплины Общая трудоемкость дисциплины составляет 3 зачетных единицы, 108 часов.

1 CASE-технология.

CASE-средства. CASEТест на знание Классификация CASEсредств.

Жизненный цикл программного обеспечения. Модели жизненного цикла программного обеспечения.

жизненном цикле программного обеспечения.

Методологические аспекты анализа целей и разрабатываемому программному обеспечению.

Структурные проектированию.

проектирование Архитектура программного обеспечения.

Архитектурные шаблоны. Шаблоны проектирования.

сложных систем обеспечения (ПО).

CASE-средства и надежность ПО.

Контроль качества ПО.

Unified Process (RUP) Методология разработки MSF (Microsoft Solutions Framework).

Гибкие и адаптивные Дополнительные средства поддержки жизненного цикла разработки программного обеспечения.

Технология внедрения CASE-средств CASE-средств 4.2 Содержание лекционно-практических форм обучения 4.2.1. Лекции:

Тема 1. CASE-технология. CASE-средства. CASE-системы. Классификация CASE-средств.

Области применения CASE-технологий. Классификация технологии разработки программных систем. Процесс разработки программного обеспечения с использованием CASE-средств. Информационная инженерия и обратное перепроектирование. Методология RAD.

Тема 2. Жизненный цикл программного обеспечения. Модели жизненного цикла Понятие жизненного цикла ПО. Каскадная модель жизненного цикла. Спиральная модель. Итеративная модель жизненного цикла. Достоинства и недостатки различных моделей жизненного цикла ПО.

Тема 3. Этап анализа в жизненном цикле программного обеспечения.

Методологические аспекты анализа целей и требований к разрабатываемому программному Этап анализа в жизненном цикле. Методы сбора и анализа требований.

Методологические аспекты анализа целей и требований к разрабатываемому программному обеспечению.

Тема 4. Структурные методологии и подходы к анализу и проектированию.

Функционально-ориентированное (структурное) проектирование программного обеспечения. Диаграммные методологии проектирования программного обеспечения. CASEсредства поддержки структурных методологий. Проектирование, ориентированное на данные. Методология DATARUN проектирования информационных систем.

Тема 5. Объектно-ориентированный анализ и проектирование Методики объектно-ориентированного анализа и проектирования. Классификация, основные этапы и задачи объектно-ориентированных методов анализа и проектирования.

Язык моделирования UML. Синтаксис. Семантика. Пакеты. Канонические диаграммы.

Тема 6. Архитектура программного обеспечения. Архитектурные шаблоны. Шаблоны Сервис-ориентированная архитектура (SOA). Архитектура, ориентированная на события (EDA). Архитектура, управляемая моделью (MDA).

Принципы проектирования сложных систем. Декомпозиция. Абстракция. Повторное использование. Правила разбиения системы на подсистемы и модули.

Тема 8. Надежность программного обеспечения (ПО). CASE-средства и надежность Причины возникновения ошибок при разработке программных средств. CASE-модель жизненного цикла программного обеспечения. Системы автоматизации тестирования программных средств.

Методология объектно-ориентированной разработки RUP (Ration Unified Process).

Унифицированный процесс Rational. Фазы и дисциплины. Жизненный цикл проекта в унифицированном процессе Rational.

Тема 11. Методология разработки программных систем MSF (Microsoft Solutions Методология разработки программных систем MSF (Microsoft Solutions Framework).

Модель процессов в MSF. Этап анализа в MSF. Этап планирования в MSF. Этап разработки в MSF. Этапы контроля качества и внедрения в MSF. Модель команды разработчиков в MSF.

Преимущества и недостатки. Управление проектом в MSF. Общий обзор. Дисциплина управления проектом. Масштабируемость. Иерархическая структура работ (WBS). Оценка сроков разработки. Составление календарного графика работ в проекте. Диаграммы вариантов использования системы и сценариев использования системы. Управление компромиссами в MSF. Стратегия выпуска версий в MSF.

Тема 12. Гибкие и адаптивные методики разработки (Agile) Манифест Agile. Семейство методологий Agile. Методология XP - «экстремальное программирование» : особенности, преимущества, недостатки. Методологии FDD, OpenUP, Scrum.

Тема 13. Дополнительные средства поддержки жизненного цикла разработки Дополнительные средства поддержки жизненного цикла разработки программного обеспечения. Классификация инструментальных систем. Системы управления задачами и заявками. Основные понятия. Обзор. Системы отслеживания ошибок (Bug-tracking).

Системы управления версиями. Основные понятия. Обзор. Модели версионирования.

Системы управления версиями. RCS. CVS. Системы управления версиями. SVN. Основные возможности. Внутренняя архитектура, компоненты. Системы управления версиями.

Perforce. GIT. Система управления проектом Borland StarTeam. Обзор. Контроль версий.

Планирование. Средства управления требованиями, конфигурационного управления, документирования, тестирования, поддержки коллективной разработки. Системы автоматизации сборки программных средств Технология внедрения CASE-средств. Определение потребностей в CASE-средствах.

Оценка и выбор CASE-средств. Выполнение пилотного проекта. Практическое внедрение CASE-средств.

Обзор современного состояния рынка CASE-средств. Перспективы развития интегрированных CASE-средств. Основные направления развития Microsoft Visual Studio и IBM Rational Team Concert.

4.2.2. Практические занятия учебным планом не предусмотрены.

4.3. Лабораторные работы № 1. Разработка технического задания на программный продукт № 2. Методология IDEF0. Построение диаграмм DFD № 3. Построение диаграмм WorkFlow (IDEF3) № 4. Практическое применение методологии IDEF1X № 5. Практическое применение MSF № 6. Применение UML для построения модели вариантов использования № 7. Применение UML для построения моделей анализа и проектирования № 8. Поддержка моделирования и реинжиниринга в MS Visual Studio № 9. Применение UML для построения модели развертывания № 10. Практическая работа в системе управления задачами и заявками Atlassian Jira № 11. Практическая работа в системе корпоративной памяти Atlassian Confluence № 12. Автоматизация сборки программного обеспечения. Организация процесса компонентной сборки с помощью Component Builder № 13. Применение средств автоматического документирования № 14. Автоматизация тестирования – модульное тестирование № 15. Автоматизация тестирования приложений через графический интерфейс пользователя № 16. Практическая работа с системой контроля версий.

4.4. Расчетные задания учебным планом не предусмотрены.

4.5. Курсовые проекты и курсовые работы Темы курсовых проектов:

1. Сервис-ориентированная архитектура. Критический обзор.

2. Сервис-ориентированная архитектура. IBM WebSphere.

3. Сервис-ориентированная архитектура. Решения Microsoft.

4. Сервис-ориентированная архитектура. Решения Oracle.

5. Архитектура, основанная на событиях (EDA) 6. Современные информационные среды накопления и модификации знаний 7. Системы корпоративной памяти 8. Microsoft Visual Studio Team System 2010 как интегрированное CASE-средство 9. Microsoft FxCop 10. Средства кодогенерации (по модели), современное состояние, обзор.

11. Разработка приложений в Rational Software Architect.

12. Rational PurifyPlus. Поиск и устранение ошибок работы с памятью. Анализ области покрытия кода. Анализ производительности кода.

13. Система управления версиями Rational ClearCase. Установка и практическое использование.

14. Система управления требованиями Rational RequisitePro. Возможности, особенности практического применения.

15. Система управления изменениями Rational ClearQuest.

16. Rational Portfolio Manager. Возможности, особенности практического применения.

17. Средства автоматизации тестирования - Rational Robot и Rational Functional Tester.

18. Системы автоматизации тестирования, обзор, сравнение возможностей (рассмотреть минимум четыре системы) 19. Системы автоматической сборки, обзор, сравнение возможностей (рассмотреть минимум четыре системы) 20. Системы планирования, обзор, сравнение возможностей (рассмотреть минимум три 21. Планирование работ и распределение нагрузки с помощью Gantt Project 22. Интегрированные Case системы, современное состояние, обзор.

23. Автоматизация сборки в Microsoft Visual Studio Team System 24. Автоматизация тестирования в Microsoft Visual Studio Team System 25. Автоматизация контроля качества кода в Microsoft Visual Studio Team System 26. Возможности Microsoft Team Foundation Server 27. Средства кодогенерации, современное состояние, обзор.

28. Инструментальные средства поддержки методологии ARIS.

5. ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

Лекционные занятия проводятся в форме лекций с использованием презентаций и видео роликов. Презентации лекций содержат большое количество графических материалов и примеров. Выездная лекция-экскурсия в департаменте разработки ООО «ААМ Автоматик по теме «Система автоматизации сборки Component Builder» (2 часа).

Лабораторные занятия проводятся с применением компьютерной техники и современного программного обеспечения для анализа и моделирования бизнес-процессов.

Самостоятельная работа включает подготовку к тестам, оформление реферата и подготовку его презентации к защите, подготовку к зачету.

6. ОЦЕНОЧНЫЕ СРЕДСТВА ДЛЯ ТЕКУЩЕГО КОНТРОЛЯ УСПЕВАЕМОСТИ,

ПРОМЕЖУТОЧНОЙ АТТЕСТАЦИИ ПО ИТОГАМ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

Для текущего контроля успеваемости используются различные виды тестов, устный опрос, презентация реферата.

Аттестация по дисциплине – экзамен.

Оценка за освоение дисциплины, определяется на основе оценки, полученной студентом на экзамене.

В приложение к диплому вносится оценка за 8 семестр.

7. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ И ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ

ДИСЦИПЛИНЫ

7.1. Литература:

а) основная литература:

23. Иванова Г.С. Технология программирования. – М.: КноРус, 2011 – 336 с.

24. Джек Гринфилд, Кит Шорт, Фабрики разработки программ. Потоковая сборка типовых приложений, моделирование, структуры и инструменты – М.:Издательский дом Вильямс, 2007. – 592 с.