9074

Рис.48. Работа генетического алгоритма

В результате выполнения оператора скрещивания получается 4 пары по-

томков. Если бы при случайном подборе хромосом для скрещивания были объ-

единены, например, ch3 с ch3 и ch4 с ch7 вместо ch3 с ch4 и ch3 с ch7, а другие пары остались без изменения, то скрещивание ch3 с ch3 дало бы две такие же хромосомы независимо от разыгранной точки скрещивания. Это означало бы получение двух потомков, идентичных своим родителям. Заметим, что такая ситуация вероятна для хромосом с наибольшим значением функции приспо-

собленности, т.е. именно такие хромосомы получают наибольшие шансы на пе-

реход в новую популяцию.

Работа ГА. Формирование новой популяции. После выполнения опера-

ции скрещивания мы получаем следующую популяцию потомков: Сh1 = [001111011011] Сh5 = [011101110010] Сh2 = [101000111010] Сh6 = [001000101001] Сh3 = [111011011011] Сh7 = [011101011011] Сh4 = [101001101101] Сh8 = [101011110011]. Для отличия от хромосом предыдущей популяции обозначения вновь сформированных хромосом начинаются с боль-

шой буквы С.

Согласно блок-схеме генетического алгоритма производится возврат ко второму этапу, т.е. к оценке приспособленности хромосом из вновь сформиро-

ванной популяции, которая становится текущей. Значения функций приспособ-

111

ленности этой популяции составляют F(Сh1)=8, F(Сh5)=7, F(Сh2)=6, F(Сh6)=4,

F(Сh3)=9, F(Сh7)=8, F(Сh4)=6, F(Сh8)=8. Заметно, что популяция характеризу-

ется более высоким средним значением функции приспособленности, чем по-

пуляция родителей. В результате скрещивания получена хромосома Сh3 с

наибольшим значением функции приспособленности, которым не обладала ни одна хромосома из родительской популяции. Однако могло произойти и обрат-

ное, поскольку после скрещивания на первой итерации хромосома, которая в родительской популяции характеризовалась наибольшим значением функции приспособленности, могла просто «потеряться». Помимо этого, «средняя» при-

способленность новой популяции все равно оказалась бы выше предыдущей, а

хромосомы с большими значениями функции приспособленности имели бы шансы появиться в следующих поколениях.

Задача 2. Найти максимум функции f(x) = 2x2+1 для х = 0,…,31.

Для применения ГА необходимо прежде всего закодировать в виде двоич-

ных последовательностей значения х. Очевидно, что числа 0,…,31 можно пред-

ставить в двоичной системе счисления. При этом 0 кодируется как 00000, а 31 – 11111, т.е. это цепочка из 5 битов.

Выберем случайным образом популяцию, состоящую из 6 кодовых после-

довательностей N=6 (30 раз подбрасываем монету). Допустим, что выбраны хромосомы: ch1 = 10011, ch4= 10101, ch2= 00011, ch5= 01000, ch3= 00111, ch6 =

1110. Соответствующие им фенотипы – это числа из интервала (0,…,31). ch1 = 19, ch4= 21, ch2= 3, ch5= 8, ch3= 7, ch6 = 29. По вышеприведенной формуле рассчитываем значения функции приспособленности Fch1 = 723, Fch4= 883,

Fch2= 19, Fch5= 129, Fch3= 99, Fch6 = 1683. Среднее значение F =589, сумма –

3536.

Рассчитываем Pch1 = 20,45; Pch4= 24,97; Pch2= 0,54; Pch5= 3,65; Pch3=2,8;

Pch6 = 47,6.

Методом рулетки выбираем 6 хромосом для репродукции (вращаем рулет-

ку 6 раз). Допустим, что выбраны числа 97, 26, 54, 13, 31, 88. Это означает вы-

112

бор хромосом ch6, ch4, ch6, ch1, ch4, ch6. Пусть скрещивание выполняется с ве-

роятностью 1. Для скрещивания случайным образом формируем пары ch1 и ch4, ch4 и ch6, ch6 и ch6. Допустим, что случайным образом выбрана точка скрещивания, равная 3 для первой пары, а также точка скрещивания, равная 2

для второй пары. Операция скрещивания для третьей пары бесполезна, т.к. дает тот же результат. При условии, что вероятность мутации равна 0, в новую по-

пуляцию включаются хромосомы: Ch1 = 10001, Ch4= 11101, Ch2= 10111,

Ch5= 11101, Ch3= 10101, Ch6 = 11101.

В результате декодирования получаем числа Ch1 = 17, Ch4= 29, Ch2= 23,

Ch5= 29, Ch3= 21, Ch6 = 29. Функции приспособленности Fch1 = 579,

Fch4= 1683, Fch2= 1059, Fch5= 1683, Fch3= 883, Fch6 = 1683. Среднее значение целевой функции F =1262, что значительно больше предыдущего значения.

113

4. Методические указания по организации самостоятельной работы

4.1 Общие рекомендации для самостоятельной работы

Самостоятельная работа студентов является основным способом овладе-

ния учебным материалом в свободное от обязательных учебных занятий время.

Целями самостоятельной работы студентов являются:

- систематизация и закрепление полученных теоретических знаний и прак-

тических умений студентов;

-углубление и расширение теоретических знаний;

-формирование умений использовать нормативную, правовую, справоч-

ную документацию и специальную литературу;

-развитие познавательных способностей и активности студентов:

-формирования самостоятельности мышления, способностей к саморазви-

тию, самосовершенствованию и самореализации.

Запланированная в учебном плане самостоятельная работа студента рас-

сматривается как связанная либо с конкретной темой изучаемой дисциплины,

либо с подготовкой к курсовой, дипломной работе, а также к защите ВКР. В

данном разделе рассматривается только самостоятельная работа первого вида.

Самостоятельная работа выполняется в два этапа: планирование и реали-

зация.

Планирование самостоятельной работы включает:

-уяснение задания на самостоятельную работу;

-подбор рекомендованной литературы;

-составление плана работы, в котором определяются основные пункты предстоящей подготовки.

Составление плана дисциплинирует и повышает организованность в рабо-

те.

На втором этапе реализуется составленный план. Реализация включает в себя:

- изучение рекомендованной литературы;

114

-составление плана (конспекта) по изучаемому материалу (вопросу);

-взаимное обсуждение материала.

Необходимо помнить, что на лекции обычно рассматривается не весь ма-

териал. Оставшийся восполняется в процессе самостоятельной работы. В связи с этим работа с рекомендованной литературой обязательна.

Работа с литературой и иными источниками информации включает в себя две группы приемов: техническую, имеющую библиографическую направлен-

ность, и содержательную. Первая группа – уяснение потребностей в литерату-

ре; получение литературы; просмотр литературы на уровне общей, первичной оценки; анализ надежности публикаций как источника информации, их отно-

симости и степени полезности. Вторая – подробное изучение и извлечение не-

обходимой информации.

Для поиска необходимой литературы можно использовать следующие спо-

собы:

-поиск через систематический каталог в библиотеке;

-просмотр специальных периодических изданий;

-использование материалов, размещенных в сети Интернет.

Для того, чтобы не возникало трудностей понимания текстов учебника,

монографий, научных статей, следует учитывать, что учебник и учебное посо-

бие предназначены для студентов и магистрантов, а монографии и статьи ори-

ентированы на исследователя. Монографии дают обширное описание пробле-

мы, содержат в себе справочную информацию и отражают полемику по тем или иным дискуссионным вопросам. Статья в журнале кратко излагает позицию ав-

тора или его конкретные достижении в исследовании какой-либо научной про-

блемы.

В процессе взаимного обсуждения материала закрепляются знания, а также приобретается практика в изложении и разъяснении полученных знаний, разви-

вается речь. При необходимости студенту следует обращаться за консультаци-

ей к преподавателю.

115

Составление записей или конспектов позволяет составить сжатое пред-

ставление по изучаемым вопросам. Записи имеют первостепенное значение для самостоятельной работы студентов. Они помогают понять построение изучае-

мого материала, выделить основные положения, проследить их логику.

Ведение записей способствует превращению чтения в активный процесс. У

студента, систематически ведущего записи, создается свой индивидуальный фонд подсобных материалов для быстрого повторения прочитанного. Особенно важны и полезны записи тогда, когда в них находят отражение мысли, возник-

шие при самостоятельной работе.

Можно рекомендовать следующие основные формы записи: план, кон-

спект, тезисы, презентация.

План – это схема прочитанного материала, краткий (или подробный) пере-

чень вопросов, отражающих структуру и последовательность материала. По-

дробно составленный план вполне заменяет конспект.

Конспект – это систематизированное, логичное изложение материала ис-

точника. Объем конспекта не должен превышать 10 страниц. Шрифт Times New Roman, кегль 14, интервал 1,5. Список литературы должен состоять из 5-8

источников, по возможности следует использовать последние издания учебных пособий и исследований.

Тезисы – это последовательность ключевых положений из некоторой темы без доказательств или с неполными доказательствами. По объему тезисы зани-

мают одну страницу формата А4 или одну – две страницы в ученической тетра-

ди. В конце тезисов студент должен сделать собственные выводы.

Презентации по предложенной теме составляются в программе Power Point

или Impress. Количество слайдов должно быть не менее 15 и не превышать 20

слайдов. Кроме текста на слайдах можно создавать схемы и таблицы. Шрифт должен быть читаемым, например, шрифт черного цвета на светлом фоне или светлый шрифт на темном фоне. Также шрифт не должен быть слишком мел-

ким. В слайдах указываются только основные тезисы, понятия и нормы.

116

4.2Темы для самостоятельного изучения

1.Интеллектуальные информационно-поисковые системы. Инстру-

ментальные средства разработки интеллектуальных информацион-

но-поисковых систем.

2.Интеллектуальные информационные системы поддержки принятия решений.

3.Системы интеллектуального интерфейса для информационных си-

стем.

4.Неформализованные задачи научно-технической деятельности и классификация моделей представления знаний.

5.Эвристические методы поиска решений в ИИС.

6.Программирование структуры двухслойной нейронной сети.

7.Языки программирования ИИ: функциональное, логическое и объ-

ектно-ориентированное программирование.

8.Логико-лингвистические и функциональные семантические сети.

9.Data Mining: задача кластеризации. Карты Кохонена.

10.Модели представления нечетких знаний и недетерминирован-

ные процедуры вывода решений

11.Физическая аналогия и постановка эвристики в методе моде-

лирования отжига.

12.Интеллектуальный анализ данных средствами MS SQL Server.

13.Современные пакеты прикладных программ анализа, вклю-

чающие методы Data Mining.

14.Интеллектуальные анализ данных и прогнозирование в

«1С:Предприятии».

117

4.3Учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы

1.Болотова Л.С. Системы и методы искусственного интеллекта: модели и технологии, основанные на знаниях/ Л.С. Болотова. – М.: Финансы и ста-

тистика, 2012. – 664 с.

2.Паклин Н. Б. Бизнес-аналитика: от данных к знаниям /Н.Б.Паклин, В.И.

Орешков – СПб.: Питер, 2010. – 704 с.

3.Прокопенко Н.Ю. Системы поддержки принятия решений: учебное посо-

бие – Нижний Новгород, ННГАСУ, 2018.

4.Матвеев М.Г. Модели и методы искусственного интеллекта/ М.Г. Матве-

ев, А.С. Спиридонов, Н.А. Алейникова. – М.: Финансы и статистика;

ИНФРА-М, 2008. – 448 с.

5.Data Mining – добыча данных/ BaseGroup Labs. Режим доступа.– http://www.basegroup.ru/library/methodology/data_mining/

4.4. Задания для самостоятельной работы.

Раздел 1.

Задание 1. Создание информационной базы для СИИ.

1. Используя MS Word, нужно создать таблицу «Термины» со следующи-

ми полями: Порядковый номер, Термин, Код термина, Предметная область, Код предметной области.

2.Заполнить столбец Порядковый номер и Термин (набрав 30 терминов из разных предметных областей).

3.Присвоить терминам коды.

Указание. Каждой из предметных областей присваивается код из двух де-

сятичных цифр, первая из которых не должна быть нулем. После этого код тер-

мина строится из шести десятичных цифр, первые две из которых представляют собой код предметной области, а четыре оставшихся – порядковый номер дан-

ного термина в данной предметной области. Скопируйте таблицу «Термины» в

118

соответствующий диапазон рабочего листа табличного процессора Excel с тем же названием. На рабочем листе Excel рекомендуется:

пронумеровать строки таблицы;

указать названия столбцов в первой строке таблицы.

4. Импортируйте диапазон данных таблицы «Термины» табличного про-

цессора Excel в таблицу СУБД Access:

Откройте в СУБД Access новую базу данных под названием Inf.mdb.

Используя средства Импорт, загрузите ранее созданную таблицу «Тер-

мины».

Создайте новую таблицу «Предметные области», содержащую столбцы Назв_Пр_Обл и Код_Пр_обл, которые заполняются вручную.

В таблице «Термины» помещается Код_Предметной_области. Соответ-

ствующее название будет извлекаться по связи между таблицами через поле Код_Предметной_области (эту связь необходимо установить).

5. После построения в БД Inf.mdb двух указанных таблиц дополните таб-

лицу «Термины» таким образом, чтобы по каждой из предметных областей имелось не менее 12 терминов. Затем необходимо построить 2 запроса:

1)по заданному термину найти соответствующую предметную область;

2)по заданной предметной области найти все принадлежащие ей терми-

ны.

Раздел 2.

Требуется разработать систему аналитической отчетности в Deductor. Си-

стема отчетности строится на основе данных, выгруженных из хранилища дан-

ных Фармация (процесс Продажи). Все требуемые отчеты должны быть вы-

несены на Панель отчетов.

Задание 1. Диаграммы и гистограммы.

1. Постройте отчет – гистограмму распределения средних цен всех това-

ров, которые продавались за последние 5 месяцев от имеющихся данных. Назо-

вите отчет «Гистограмма средних цен».

119

2. Постройте временной ряд продаж по месяцам, используя все имеющиеся

данные ( по оси ОУ откладывается сумма продаж).

Задание 2. OLAP-кубы

1.Построить куб по трем измерениям (отдел, месяц года, товарная группа), в

ячейках которого отображается сумма и объем (количество проданных единиц продукции) продаж за все периоды, имеющиеся в ХД.

2.То же, что в п.1, но за последние три месяца от имеющихся данных.

3.Сформировать многомерный отчет и график загруженности торговых то-

чек по дням недели.

4.10 самых продаваемых товаров.

5.10 самых продаваемых товаров по пятницам

6.5 самых популярных товаров в товарной группе «Местные анестетики»

7.Товары, дающие 80% объема продаж в летние месяцы.

8.5 товаров, пользующихся наибольшим спросом по понедельникам до 12

часов дня.

Задание 3.

1.Построить куб по трем измерениям (торговая точка, месяц года, товарная группа), в ячейках которого отображается сумма и объем (количество проданных единиц продукции) продаж за все периоды, имеющиеся в ХД.

Какая торговая точка приносит наибольшую суму продаж? Постройте кросс-диаграмму сумм продаж: общие продажи, продажи по торговым точкам, продажи по товарным группам.

2.То же, что в п.1, но за последние три месяца от имеющихся данных.

3.То же, что в п.1, но за последние три недели от имеющихся данных.

4.Найти сумму максимальной и средней стоимости покупки за последний месяц от имеющихся данных.

5.Сформировать многомерный отчет и график загруженности торговых то-

чек по времени суток и торговым точкам. На какие часы приходятся пики продаж?

120