Expertní systémy a umělá inteligence pro medicínu

Přednášející:

Cvičící:

Předmět zajišťuje:

katedra biomedicínské informatiky

Anotace:

Otázka definice umělé inteligence. „Umělé“ systémy a „inteligence“ systémů. (Inteligentní) chování živých organizmů. Algoritmy umělé inteligence a jejich míra schopnosti napodobovat (inteligentní) chování živých organizmů. Předmět je zaměřen na metody, které jsou zmiňovány v souvislosti s umělou inteligencí, a jejich aplikace v medicíně. Detailně jsou probírány pojmy jako systém se zpětnou vazbou, stavový prostor a jeho prohledávání, matematická logika (zejména metoda rezoluce), rozpoznávání a klasifikace a dále takové globální pojmy jako je strojové učení, distribuovaná umělá inteligence, multiagentní systémy, evoluční výpočetní techniky a umělé neuronové sítě.

Definice umělé inteligence. Systémy a modely, zpětná vazba, adaptace. Stav a stavový prostor, prohledávání stavového prostoru - informované metody (gradientní algoritmy, metoda větví a mezí, A*) a neinformované metody (prohledávání do hloubky a do šířky). Matematická logika (výroková a predikátová), dokazování tvrzení pomocí rezoluce. Rozpoznávání - příznakové a strukturální metody, klasifikace, kritérium minimální vzdálenosti a minimální chyby. Strojové učení, rozhodovací stromy. Znalostní a expertní systémy (diagnostické, plánovací, hybridní). Extrakce znalostí pro znalostní systémy. Distribuovaná umělá inteligence, multiagentní systémy (reaktivní, intencionální, sociální agenti), koordinace, kooperace, komunikace. Evoluční výpočetní techniky, genetické algoritmy, evoluční programování, genetické programování, gramatická evoluce. Neuronové sítě, klasifikátory, aproximátory, vícevrstvá peceptronová síť, metody učení a vybavování. Fuzzy systémy. Analýza, syntéza a zpracování řeči. Robotika.

Požadavky:

Uspěšné absolvování ústní zkoušky.

Osnova přednášek:

1.Definice umělé inteligence. Systémy a modely, zpětná vazba, adaptace.

2.Stav a stavový prostor, prohledávání stavového prostoru - informované metody (gradientní algoritmy, metoda větví a mezí, A*) a neinformované metody (prohledávání do hloubky a do šířky).

3.Matematická logika (výroková a predikátová), dokazování tvrzení pomocí rezoluce.

4.Rozpoznávání - příznakové a strukturální metody, klasifikace, kritérium minimální vzdálenosti a minimální chyby.

5.Strojové učení, rozhodovací stromy.

6.Znalostní a expertní systémy (diagnostické, plánovací, hybridní). Extrakce znalostí pro znalostní systémy.

7.Distribuovaná umělá inteligence, multiagentní systémy (reaktivní, intencionální, sociální agenti), koordinace, kooperace, komunikace.

8.Evoluční výpočetní techniky, genetické algoritmy, evoluční programování, genetické programování, gramatická evoluce.

9.Neuronové sítě, klasifikátory, aproximátory

10.Vícevrstvá peceptronová síť, metody učení a vybavování.

11. Fuzzy systémy.

12.Analýza, syntéza a zpracování řeči.

13.Robotika.

Osnova cvičení:

1.Implementace základních metod prohledávání stavového prostoru (do hloubky, do šířky, A*).

2.Dokazování vět pomocí rezoluce - práce v programu Otter.

3.Implementace klasických metod pro klasifikaci dat (zejména k NN a Bayesův klasifikátor).

4.Implementace genetického algoritmu pro řešení optimalizační úlohy.

5.Implementace vícevrstvé neuronové sítě pro klasifikaci dat.

6.Adaptivní řízení robotického systému.

Cíle studia:

Studenti se seznámí s metodami, které jsou zminovány v souvislosti s umelou inteligencí, a jejich aplikace v medicíne, algoritmy umelé inteligence a jejich mírou schopnosti napodobovat (inteligentní) chování zivych organizmu.

Studijní materiály:

[1] Ales Kubík : inteligentní agenty, tvorba aplikacního software na bázi multiagentovych systému, computer press, 2004

[2] Berka, P.: Dobyvání znalostí z databází. Academia, Praha, 2003

[3] V. Marík a kol.: Umelá inteligence 1-5, Academia

Poznámka:

Další informace:

Pro tento předmět se rozvrh nepřipravuje

Předmět je součástí následujících studijních plánů:

• Bakalářský studijní obor Biomedicínská informatika - prezenční (povinný předmět)
• Bakalářský studijní obor Biomedicínská informatika - prezenční (povinný předmět)