ЧАСТЬ II. ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ

2.1. СООТВЕТСТВИЕ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ РАБОЧИМ ПРОГРАММАМ ПО СПЕЦИАЛЬНОСТЯМ

В соответствии с рабочими программами при обучении по специальностям:

– 351401 "Прикладная информатика в экономике";

– 351403 "Прикладная информатика в юриспруденции"

рекомендуется несколько различные наборы лабораторных работ, приведенные в таблицах 40 и 41.

Таблица 40 – ЛАБОРАТОРНЫЕ РАБОТЫ,
РЕКОМЕНДУЕМЫЕ ПО СПЕЦИАЛЬНОСТИ:

351401 – Прикладная информатика в экономике

№ п/п	Наименование	Часов
1	ЛР-1: "Прогнозирование вероятных пунктов назначения железнодорожных составов"	8
2	ЛР-2: "Прогнозирование учебных достижений студентов на основе их имеджевых фотороботов"	4
3	ЛР-5: "Идентификация слов по входящим в них буквам"	4
4	ЛР-7: "Идентификация и классификация натуральных чисел по их свойствам"	4
5	ЛР-8: "Идентификация трехмерных тел по их ортогональным проекциям"	4
6	ЛР-9: "Прогнозирование количественных и качественных результатов выращивания зерновых колосовых и поддержка принятия решений по выбору агротехнологий"	4
7	ЛР-10: "Исследование случайной семантической информационной модели при различных объемах выборки"	4
	Всего:	32

Таблица 41 – ЛАБОРАТОРНЫЕ РАБОТЫ,
РЕКОМЕНДУЕМЫЕ ПО СПЕЦИАЛЬНОСТИ:

351403 – Прикладная информатика в юриспруденции

№ п/п	Наименование	Часов
1	ЛР-1: "Прогнозирование вероятных пунктов назначения железнодорожных составов"	8
2	ЛР-2: "Прогнозирование учебных достижений студентов на основе их имеджевых фотороботов"	4
3	ЛР-3: "Прогнозирование учебных достижений студентов на основе особенностей их почерка"	4
4	ЛР-4: "Прогнозирование учебных достижений студентов на основе информации об их социальном статусе"	4
5	ЛР-6: "Атрибуция анонимных и псевдонимных текстов"	4
6	ЛР-9: "Прогнозирование количественных и качественных результатов выращивания зерновых колосовых и поддержка принятия решений по выбору агротехнологий"	4
7	ЛР-10: "Исследование случайной семантической информационной модели при различных объемах выборки"	4
	Всего:	32

На первую лабораторную работу отводится 8 часов, т.к. на ней у учащихся будут формироваться первичные умения по применению универсальной когнитивной аналитической системы "Эйдос", которые на последующих лабораторных работах должны быть развиты и доведены до уровня навыков.

По технологии выполнения лабораторные работы имеют много общего, не смотря на различное содержание заданий. Это позволяет освоить эту технологию в общем виде на таком уровне, который в принципе позволяет учащимся самостоятельно осуществить формальную постановку и решение прикладной задачи применения систем искусственного интеллекта, независимо от предметной области. Кроме того, при такой структуре занятий материал лучше усваивается теми учащимися, которые пропускали занятия, что является реальностью, которую также необходимо учитывать.

2.2. СТРУКТУРА ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЫ,
ПОРЯДОК ЕЕ УСТАНОВКИ, ВЫПОЛНЕНИЯ И СДАЧИ

2.2.1. Структура лабораторной работы

Лабораторные работы имеют типовую структуру, включающую следующие разделы:

– краткая теория;

– одно или несколько заданий;

– пример решения;

– контрольные вопросы;

– литература по данной лабораторной работе.

В разделе "Краткая теория" излагается минимум теоретических понятий, необходимых для осмысленного выполнения студентом данной работы.

В разделе "Задание" ставится цель лабораторной работы и формулируются этапы ее достижения.

В разделе "Пример решения" приводятся примеры выполнения некоторых этапов сформулированных заданий. Примеры выполнения служат для пояснения наиболее сложных этапов выполнения работы и не должны тождественно повторяться студентами в своих лабораторных работах.

Контрольные вопросы по лабораторной работе служат для проверки качества усвоения и понимания материала, могут быть заданы преподавателем при защите лабораторной работы и включены в экзаменационные билеты.

В разделе "Литература" приводятся конкретные литературные источники, использованные при разработке данной лабораторной работы.

2.2.2. Инструкция по установке лабораторной работы

Предварительно дадим некоторые пояснения. На учебных компьютерах, на которых проводятся лабораторные работы, на запись доступна только директория C:\WORK (или C:\STUDENT, далее будем упоминать только директорию C:\WORK). Система "Эйдос" и базы данных, подготовленные для проведения лабораторных работ, находятся не в этой директории, а в директории C:\AIDOS на диске C, которая доступна только на чтение, соответственно в поддиректориях C:\AIDOS\SYSTEM\ и C:\AIDOS\LAB_RAB\.

Это сделано для того, чтобы студенты не могли нарушить исполнимый код системы "Эйдос", а также содержание учебного пособия и баз данных лабораторных работ (что, как показывает опыт преподавания, происходит незамедлительно, если директории, где находятся эти файлы, доступны на запись). Поэтому перед выполнением каждой лабораторной работы необходимо установить в директорию C:\WORK сначала саму систему "Эйдос", а затем в директорию, где она находится – базы данных выполняемой лабораторной работы. Это можно рассматривать как своеобразную плату за неуместную активность студентов.

Здесь необходимо отметить, что:

– текущая версия системы "Эйдос" (12.5) работает с базами данных, находящимися в той же директории, где установлена сама система;

– поскольку при работе системы ее базы данных модифицируются, то рабочая директория системы "Эйдос" должна быть доступна на запись.

ИНСТРУКЦИЯ
по установке системы "Эйдос" и баз данных лабораторной работы

1. Скопировать любым файл-менеджером поддиректорию SYSTEM (целиком, а не файлы находящиеся в ней) из директории AIDOS на диске С в поддиректорию C:\WORK.

2. Скопировать все файлы из указанной преподавателем поддиректории директории C:\AIDOS\LAB_RAB\ с подготовленными базами данных выполняемой лабораторной работы (или со своего носителя, в случае продолжения лабораторной работы) в поддиректорию C:\WORK\SYSTEM. При этом файлы копируются "поверх", т.е. с заменой имеющихся в этой директории.

3. Войти в директорию C:\AIDOS\SYSTEM\ и запустить на исполнение систему "Эйдос". Исполнимый модуль запуска системы называется AIDOS.EXE.

4. Во 2-м режиме 7-й подсистемы системы "Эйдос" выполнить переиндексацию всех баз данных.

5. В 4-м подрежиме 1-го режима 7-й подсистемы системы "Эйдос" сгенерировать базы данных распознаваемых анкет.

6. В 3-м подрежиме 1-го режима 7-й подсистемы системы "Эйдос" сгенерировать базы данных обучающей информации (по указанию преподавателя).

7. Перед окончанием занятия, в случае если планируется продолжить данную работу на следующем занятии, скопировать следующие базы данных на дискету или flash-диск: object.dbf, priz_per.dbf, priz_ob.dbf, obinfzag.dbf, obinfkpr.dbf.

2.2.3. Выполнение и сдача лабораторной работы

Выполняются лабораторные работы, как правило, студентами индивидуально. В качестве исключения (при недостатке компьютеров в классе) допускается выполнение одной работы небольшими группами по 2-3 студента.

Сдаются лабораторные работы студентами только индивидуально в форме:

– демонстрации и объяснению преподавателю созданного ими приложения на компьютере непосредственно в среде используемой интеллектуальной информационной системы;

– предъявления и анализа сгенерированных в системе текстовых и графических выходных форм (в виде файлов);

– ответов на контрольные вопросы к данной лабораторной работе и на понимание базовых понятий.

2.3. МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ И ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ В КОМПЬЮТЕРНОМ КЛАССЕ

2.3.1. Материально-техническое обеспечение

Для проведения лабораторных работ по дисциплине "Интеллектуальные информационные системы" необходим компьютерный класс с учебной доской, оснащенный 30 рабочими местами в составе:

1. Стол.

2. Стул или кресло.

3. ИБМ-совместимый персональный компьютер класса Pentium IV с монитором не менее 17 дюймов, оперативной памятью не менее 256 Мб и вешней памятью не менее 80 Гб.

Все рабочие места должны быть объединены в локальную сеть не менее 100 Мбит/с с выходом в Internet.

2.3.2. Общее программное обеспечение

2.3.2.1. Операционные системы:

MS DOS

MS Windows.

2.3.2.2. Программы под MS Windows

MS Word – текстовый редактор;

MS Excel – табличный процессор;

PhotoShop – графический редактор;

Windows & Total Commmander.

2.3.2.3. Программы под MS DOS

Norton Commander (NC) – файл-менеджер;

MultiEdit (ME) – текстовый редактор.

2.3.3. Специальное программное обеспечение

При выполнении лабораторных работ и заданий по самостоятельной работе студентов используется следующее специальное программное обеспечение:

– Универсальная когнитивная аналитическая система "Эйдос" версии 12.5 или выше.

– Нейросетевой пакет Neuro Office фирмы "АЛЬФА-СИСТЕМ" (C`Петербург).

2.4. МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
К ЛАБОРАТОРНЫМ РАБОТАМ

ЛР-1:
"Прогнозирование вероятных пунктов
назначения железнодорожных составов"

Краткая теория

Данная задача взята из книги Д.Мичи и Р.Джонстона "Компьютер – творец" (c.205-208), в которой она приводится в качестве примера задачи, решаемой методами искусственного интеллекта. Авторами этой задачи являются Рышард Михальски и Джеймс Ларсон.

Суть этой задачи сводится к тому, чтобы выработать правила, обеспечивающие идентификацию железнодорожных составов и прогнозирование направления их следования на основе их формализованных или вербальных описаний.

Выбор данной задачи не накладывает ограничений на выводы, полученные в результате ее исследования. Это обусловлено тем, что она имеет ряд характерных особенностей, наблюдающихся в подобных задачах в самых различных предметных областях. Поэтому ее с полным основанием можно рассматривать как типовую для широкого класса задач идентификации и прогнозирования.

Эти особенности состоят в следующем:

1. Рассматривается ряд объектов, имеющих сложную многоуровневую структуру признаков.

2. Для каждого из этих объектов известно, к каким обобщенным категориям (классам) он относится.

3. Необходимо сформировать модель, обеспечивающую как идентификацию объектов, так и определение их принадлежности к обобщенным классам.

Если признаки и классы относятся к одному времени, то имеет место задача идентификации (распознавания). Если же признаки (факторы, причины) относятся к прошлому, а классы, характеризующие состояния объектов, – к будущему, то это задача прогнозирования. Математически эти задачи не отличаются.

Существуют различные подходы к решению данной задачи, отличающиеся способами формализации предметной области, объектов обучающей выборки и синтеза математической модели.

В данной работе мы исследуется два основных подхода:

1. "Классический", основанный на изучении объектов предметной области экспертами (когнитивный анализ), выделении признаков объектов и формировании описательных шкал и градаций, которым соответствуют уникальные коды.

2. "Лингвистический", в котором вербальные описания объектов предметной области на естественном языке используются для автоматизированной формализации предметной области, формирования обучающей выборки и синтеза модели.

Кратко рассмотрим реализацию обоих этих подходов в интеллектуальной технологии "Эйдос" [64]. Исходные данные к задаче представлены в графической форме (рисунок 93).

Рисунок 93. Примеры поездов, идущих на запад и на восток

Железнодорожный состав является сложным объектом, имеющим несколько иерархических уровней и допускающим, соответственно, несколько уровней описания. Некоторые из этих уровней приведены в таблице 42.

Можно, например, описывать составы с использованием шкал только 2-го или только 3-го уровней. Возможны и смешанные варианты.

1-й вариант соответствует представлению о том, что на запад или восток идут не составы, а отдельные вагоны (отличающиеся типом и грузом), а состав идет туда же, куда и большинство вагонов.

2-й вариант предполагает, что составы как бы не состоят из различных вагонов с различными грузами, а свойства вагонов и грузов являются свойствами непосредственно состава.

Таблица 42 – УРОВНИ ОПИСАНИЯ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫХ СОСТАВОВ

№	Уровень описания	Шкала	Градация
1.	На уровне направления движения состава	Направление движения состава	Запад
			Восток
2.	На уровне поезда	Количество вагонов в составе	2
			3
			4
		Типы вагонов с грузами	Закодировать все варианты
		Порядок вагонов в составе: код 1-го вагона, код 2-го вагона и т.д.
3.	На уровне признаков вагонов и грузов	Форма вагона	V-образная
			Прямоугольная
			Ромбовидная
			U-образная
			Эллипсоидная
		Длина вагона	Короткий
			Длинный
		Количество осей вагона	2
			3
		Вид стенок вагона	Одинарные
			Двойные
		Вид крыши	Отсутствует
			Гофрированная
			Двухскатная
			Прямая (эллипсоидная)
		Вид и количество груза	1 большой круг
			2 маленьких круга
			3 маленьких круга
			1 квадрат
			3 квадрата
			1 короткий прямоугольник
			2 коротких прямоугольника
			1 длинный прямоугольник
			1 треугольник
			1 перевернутый треугольник
			1 ромб
			1 шестиугольник
			Груз отсутствует

Необходимо отметить, что сравнительно небольшое количество признаков вагонов обеспечивает огромное количество различных типов вагонов с различными сочетаниями этих признаков, из которых реально в приведенных составах встречается лишь незначительная часть. Очевидно, существует еще большее число вариантов сочетаний различных типов вагонов с видами грузов, порядков следования вагонов и грузов друг за другом и т.п. Из этого следуют по крайней мере два основных вывода:

1. Составить исчерпывающий справочник для описания состава на 2-м уровне, в котором бы указывались все варианты сочетаний различных типов вагонов с различными грузами, на практике довольно трудоемко и вряд ли целесообразно (из-за его огромной размерности).

2. Реально встречающиеся в составах сочетания типов вагонов и видов грузов практически все будут являться уникальными, что обеспечит однозначную идентификацию составов, если их описывать только на 2-м уровне. Это превращает задачу в тривиальную. Поэтому будем рассматривать описание составов на 3-м уровне с элементами 2-го.

Вербальные описания железнодорожных составов практически на естественном языке являются их лингвистическими моделями, которые могут обрабатываться в системе "Эйдос". При этом в справочники будут заноситься, причем автоматически, только реально встретившиеся признаки составов.

Рассмотрим классический и лингвистический подходы на примере решения задач 1 и 2.

Задача 1

1. Формализовать задачу, создав классификационные и описательные шкалы (с использованием таблицы 42) и обучающую выборку на основе рисунка 93.

2. Осуществить синтез и верификацию модели.

3. Провести анализ модели, сформулировав правила для прогнозирования направления движения составов (в режиме: "Типология", "Информационные портреты классов").

4. Оценить ценность признаков для прогнозирования. Выделить признаки, наиболее существенные для решения поставленной задачи.

5. Сравнить составы по степени "типичности" для своих кластеров ("Идущие на запад", "Идущие на восток"). Вывести в графической форме семантические сети составов, построить классические когнитивные карты для составов, идущих на запад и на восток.

Задача 2

1. Создать стандартизированные (с использованием исходных данных, приведенных на рисунке 93) текстовые описания составов в виде отдельных файлов стандарта DOS-текст с концами строк, записать их в поддиректорию DOB в виде: ####-zap.txt и ####-vos.txt.

2. Сгенерировать классификационные и описательные шкалы в режиме: "Автоввод первичных признаков и TXT-файлов", "Признаки – слова".

3. Сгенерировать обучающую выборку с использованием режима: "Ввод – корректировка обучающей выборки", "F7 InpTXT", "F6 Ввод из всех файлов". Дополнить анкеты, соответствующие составам, кодами принадлежности к обобщенным образам классов: "Идущие на запад", "Идущие на восток".

4. Осуществить синтез и верификацию семантической информационной модели.

5. Провести анализ модели, сформулировав правила для прогнозирования направления движения составов (в режиме: "Типология", "Информационные портеры классов").

6. Оценить ценность признаков для прогнозирования. Выделить признаки, наиболее существенные для решения поставленной задачи.

7. Сравнить составы по степени "типичности" для своих кластеров ("Идущие на запад", "Идущие на восток"). Отобразить в графической форме семантические сети составов, построить классические когнитивные карты для составов, идущих на запад и на восток.

Пример решения задачи 1

Пример решения задания 1.1: "Формализовать задачу, создав классификационные и описательные шкалы и обучающую выборку"

Для этих целей используем таблицу 43 и рисунок 93. В результате получим таблицы 43 и 44.

Таблица 43 – КЛАССИФИКАЦИОННЫЕ
И ОПИСАТЕЛЬНЫЕ ШКАЛЫ И ГРАДАЦИИ

КЛАССЫ

ПРИЗНАКИ

Таблица 44 – ОБУЧАЮЩАЯ ВЫБОРКА

№	Наименование состава	Коды классов		Коды признаков
1	Состав-1	1	3	3	5	5	5	5	9	9	10	10	11	11
				11	12	13	13	13	13	15	15	15	17	19
				29	27	23
2	Состав-2	1	4	2	5	4	7	9	9	9	2	2	2	13
				13	13	15	15	18	20	24	27
3	Состав-3	1	5	2	5	6	5	10	9	9	12	11	11	13
				13	13	18	18	15	28	27	19
4	Состав-4	1	6	3	5	8	5	4	9	9	9	9	13	13
				13	14	15	15	15	18	22	29	27	27	11
				11	11	11
5	Состав-5	1	7	2	5	5	5	9	9	10	11	11	12	13
				13	14	18	18	15	19	26	27
6	Состав-6	2	8	1	5	5	9	10	11	11	13	13	15	18
				27	21
7	Состав-7	2	9	2	5	5	7	10	9	9	11	11	11	13
				13	14	16	15	15	31	27	19
8	Состав-8	2	10	1	7	5	9	10	11	12	19	26	15	18
				13	13
9	Состав-9	2	11	3	4	4	5	5	9	9	9	10	11	11
				11	11	13	13	13	13	15	15	15	16	19
				24	26	19
10	Состав-10	2	12	1	5	7	9	10	11	11	13	13	15	15
				25	24

Пример решения задачи 2

Пример решения задания 2.1: "Создать стандартизированные текстовые описания составов в виде отдельных файлов стандарта DOS-текст"

Создать стандартизированные (с использованием рисунка 1) текстовые описания составов в виде отдельных файлов стандарта DOS-текст с концами строк, записать их в поддиректорию DOB с именами вида: ####-zap.txt и ####-vos.txt, где #### – номер анкеты (состава): 0001, 0002 и т.д., а остальные символы – произвольные, но выбираются таким образом, чтобы они отражали содержание анкеты.

0001-VOS.TXT Кол-во_вагонов=4 форма_вагона_прямоугольная форма_вагона_прямоугольная форма_вагона_прямоугольная форма_вагона_прямоугольная длина_вагона_короткий длина_вагона_короткий длина_вагона_длинный длина_вагона_длинный N_осей_вагона=2 N_осей_вагона=2 N_осей_вагона=2 N_осей_вагона=3 стенки_вагона_одинарные стенки_вагона_одинарные стенки_вагона_одинарные стенки_вагона_одинарные крыша_вагона_отсутствует крыша_вагона_отсутствует крыша_вагона_отсутствует крыша_вагона_двухскатная груз_1_большой_круг груз_1_шестиугольник груз_1_треугольник груз_3_квадрата	0002-VOS.TXT Кол-во_вагонов=3 форма_вагона_прямоугольная форма_вагона_V-образная форма_вагона_U-образная длина_вагона_короткий длина_вагона_короткий длина_вагона_короткий N_осей_вагона=2 N_осей_вагона=2 N_осей_вагона=2 стенки_вагона_одинарные стенки_вагона_одинарные стенки_вагона_одинарные крыша_вагона_отсутствует крыша_вагона_отсутствует крыша_вагона_прямая груз_2_маленьких_круга груз_1_короткий_прямоугольник груз_1_треугольник
0003-VOS.TXT Кол-во_вагонов=3 форма_вагона_прямоугольная форма_вагона_прямоугольная форма_вагона_ромбовидная длина_вагона_длинный длина_вагона_короткий длина_вагона_короткий N_осей_вагона=3 N_осей_вагона=2 N_осей_вагона=2 стенки_вагона_одинарные стенки_вагона_одинарные стенки_вагона_одинарные крыша_вагона_отсутствует крыша_вагона_прямая крыша_вагона_прямая груз_1_большой_круг груз_1_треугольник груз_1_перевернутый_треугольник	0004-VOS.TXT Кол-во_вагонов=4 форма_вагона_прямоугольная форма_вагона_прямоугольная форма_вагона_эллипсоидная форма_вагона_V-образная длина_вагона_короткий длина_вагона_короткий длина_вагона_короткий длина_вагона_короткий N_осей_вагона=2 N_осей_вагона=2 N_осей_вагона=2 N_осей_вагона=2 стенки_вагона_одинарные стенки_вагона_одинарные стенки_вагона_одинарные стенки_вагона_двойные крыша_вагона_отсутствует крыша_вагона_отсутствует крыша_вагона_отсутствует крыша_вагона_прямая груз_1_квадрат груз_1_треугольник груз_1_треугольник груз_1_ромб
0005-VOS.TXT Кол-во_вагонов=3 форма_вагона_прямоугольная форма_вагона_прямоугольная форма_вагона_прямоугольная длина_вагона_короткий длина_вагона_короткий длина_вагона_длинный N_осей_вагона=3 N_осей_вагона=2 N_осей_вагона=2 стенки_вагона_одинарные стенки_вагона_одинарные стенки_вагона_двойные крыша_вагона_отсутствует крыша_вагона_прямая крыша_вагона_прямая груз_1_большой_круг груз_1_треугольник груз_1_длинный_прямоугольник	0006-ZAP.TXT Кол-во_вагонов=2 форма_вагона_прямоугольная форма_вагона_прямоугольная длина_вагона_короткий длина_вагона_длинный N_осей_вагона=2 N_осей_вагона=2 стенки_вагона_одинарные стенки_вагона_одинарные крыша_вагона_отсутствует крыша_вагона_прямая груз_3_маленьких_круга груз_1_треугольник

0007-ZAP.TXT Кол-во_вагонов=3 форма_вагона_прямоугольная форма_вагона_прямоугольная форма_вагона_U-образная длина_вагона_короткий длина_вагона_короткий длина_вагона_длинный N_осей_вагона=2 N_осей_вагона=2 N_осей_вагона=2 стенки_вагона_одинарные стенки_вагона_одинарные стенки_вагона_двойные крыша_вагона_отсутствует крыша_вагона_отсутствует крыша_вагона_гофрированная груза_нет груз_1_большой_круг груз_1_треугольник

0008-ZAP.TXT Кол-во_вагонов=2 форма_вагона_прямоугольная форма_вагона_U-образная длина_вагона_короткий длина_вагона_длинный N_осей_вагона=2 N_осей_вагона=3 стенки_вагона_одинарные стенки_вагона_одинарные крыша_вагона_отсутствует крыша_вагона_прямая груз_1_большой_круг груз_1_длинный_прямоугольник

0009-ZAP.TXT Кол-во_вагонов=4 форма_вагона_прямоугольная форма_вагона_прямоугольная форма_вагона_V-образная форма_вагона_V-образная длина_вагона_короткий длина_вагона_короткий длина_вагона_короткий длина_вагона_длинный N_осей_вагона=2 N_осей_вагона=2 N_осей_вагона=2 N_осей_вагона=2 стенки_вагона_одинарные стенки_вагона_одинарные стенки_вагона_одинарные стенки_вагона_одинарные крыша_вагона_отсутствует крыша_вагона_отсутствует крыша_вагона_отсутствует крыша_вагона_гофрированная груз_1_большой_круг груз_1_большой_круг груз_1_длинный_прямоугольник груз_1_короткий_прямоугольник

0010-ZAP.TXT Кол-во_вагонов=2 форма_вагона_прямоугольная форма_вагона_U-образная длина_вагона_короткий длина_вагона_длинный N_осей_вагона=2 N_осей_вагона=2 стенки_вагона_одинарные стенки_вагона_одинарные крыша_вагона_отсутствует крыша_вагона_отсутствует груз_1_короткий_прямоугольник груз_2_коротких_прямоугольника

Пример решения задания 2.2: "Сгенерировать классификационные и описательные шкалы"

Для этого используем режим: "F1 Словари – Автоввод первичных признаков и TXT-файлов – F3 Признаки – слова".

Классы во втором задании те же самые, что и в первом. Признаки выглядят несколько иначе, т.к. формируются автоматически из текстовых описаний составов, но по смыслу они также совпадают (таблица 45).

Таблица 45 – КЛАССИФИКАЦИОННЫЕ И ОПИСАТЕЛЬНЫЕ
ШКАЛЫ И ГРАДАЦИИ

КЛАССЫ ===================================== | Код | Н а и м е н о в а н и е | |класса| класса распознавания | |===================================| | 1 | Состав следует на ВОСТОК | | 2 | Состав следует на ЗАПАД | | 3 | Состав-01 | | 4 | Состав-02 | | 5 | Состав-03 | | 6 | Состав-04 | | 7 | Состав-05 | | 8 | Состав-06 | | 9 | Состав-07 | | 10 | Состав-08 | | 11 | Состав-09 | | 12 | Состав-10 | =====================================

ПРИЗНАКИ ======================================= | 1|N_осей_вагона=2 | | 2|N_осей_вагона=3 | | 3|Кол-во_вагонов=2 | | 4|Кол-во_вагонов=3 | | 5|Кол-во_вагонов=4 | | 6|груз_1_большой_круг | | 7|груз_1_длинный_прямоугольник | | 8|груз_1_квадрат | | 9|груз_1_короткий_прямоугольник | | 10|груз_1_перевернутый_треугольник | | 11|груз_1_ромб | | 12|груз_1_треугольник | | 13|груз_1_шестиугольник | | 14|груз_2_коротких_прямоугольника | | 15|груз_2_маленьких_круга | | 16|груз_3_квадрата | | 17|груз_3_маленьких_круга | | 18|груза_нет | | 19|длина_вагона_длинный | | 20|длина_вагона_короткий | | 21|крыша_вагона_гофрированная | | 22|крыша_вагона_двухскатная | | 23|крыша_вагона_отсутствует | | 24|крыша_вагона_прямая | | 25|стенки_вагона_двойные | | 26|стенки_вагона_одинарные | | 27|форма_вагона_U-образная | | 28|форма_вагона_V-образная | | 29|форма_вагона_прямоугольная | | 30|форма_вагона_ромбовидная | | 31|форма_вагона_эллипсоидная | =======================================

Пример решения задания 2.3: "Сгенерировать обучающую выборку"

Используем режим: "F2 Обучение – Ввод – корректировка обучающей выборки – F7 InpTXT – F6 Ввод из всех файлов". Затем необходимо дополнить анкеты, соответствующие составам, кодами принадлежности к обобщенным образам классов: "Идущие на запад", "Идущие на восток". Обучающая выборка будет иметь вид, приведенный в таблице 46.

Таблица 46 – ОБУЧАЮЩАЯ ВЫБОРКА

Этапы синтеза модели, ее оптимизации, проверки адекватности (которая в данном случае равна 100 %) и анализа подробно описаны в работах [64, 92]. Поэтому в данной работе мы приведем лишь их результаты.

Пример решения задания 2.4: "Осуществить синтез и верификацию семантической информационной модели"

Основная матрица семантической информационной модели приведена в таблице 47.

Таблица 47 – МАТРИЦА ИНФОРМАТИВНОСТЕЙ

Атр	Коды классов												Сум.	Ср.	Отк.
	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
1	-0,03	0,03	-0,08	0,09	-0,16	0,09	-0,16	0,07	0,09	-0,35	0,09	0,07	-0,23	-0,02	0,14
2	0,17	-0,34	0,39		0,55		0,55			0,78			2,11	0,18	0,32
3		0,5						0,96		0,96		0,96	3,37	0,28	0,43
4	0,17	-0,34		0,55	0,55		0,55		0,55				2,05	0,17	0,30
5	0,1	-0,16	0,56			0,56					0,56		1,62	0,14	0,26
6	-0,16	0,16	0,05		0,22		0,22		0,22	0,44	0,47		1,60	0,13	0,19
7	-0,32	0,26					0,73			0,96	0,56		2,18	0,18	0,37
8	0,35					1,22							1,57	0,13	0,36
9	-0,32	0,26		0,73							0,56	0,96	2,18	0,18	0,37
10	0,35				1,39								1,74	0,14	0,40
11	0,35				0	1,22							1,57	0,13	0,36
12	0,17	-0,34	-0,03	0,13	0,13	0,39	0,13	0,36	0,13				1,09	0,09	0,19
13	0,35		1,22										1,57	0,13	0,36
14		0,5										1,62	2,12	0,18	0,48
15	0,35			1,39									1,74	0,14	0,40
16	0,35		1,22										1,57	0,13	0,36
17		0,5						1,62					2,12	0,18	0,48
18		0,5						0	1,39				1,89	0,16	0,41
19	-0,14	0,15	0,32		0,06		0,06	0,29	0,06	0,29	-0,1	0,29	1,29	0,11	0,16
20	0,06	-0,08	-0,2	0,22	-0,03	0,22	-0,03	-0,22	-0,03	-0,22	0,05	-0,22	-0,48	-0,04	0,16
21		0,5							0,97		0,81		2,28	0,19	0,36
22	0,35		1,22										1,57	0,13	0,36
23	-0,04	0,05	0,11	0,03	-0,39	0,11	-0,39	-0,16	0,03	-0,16	0,11	0,26	-0,43	-0,04	0,20
24	0,17	-0,34		0,13	0,55	-0,03	0,55	0,36		0,36			1,77	0,15	0,27
25	0,1	-0,16				0,56	0,73		0,73				1,95	0,16	0,31
26	-0,01	0,01	0,07	0,06	0,06	-0,1	-0,18	0,05	-0,18	0,05	0,07	0,05	-0,05	0,00	0,10
27	-0,49	0,33		0,55					0,55	0,78		0,78	2,51	0,21	0,39
28	-0,07	0,08		0,55		0,39					0,81	0	1,76	0,15	0,28
29	0,04	-0,05	0,25	-0,42		-0,17	0,24	0,23		-0,19	-0,17	-0,19	-0,42	-0,03	0,21
30	0,35				1,39								1,74	0,14	0,40
31	0,35					1,22							1,57	0,13	0,36
Сум.	2,53	2,01	5,12	4,02	4,34	5,70	3,01	3,56	4,51	3,71	3,82	4,58	46,91
Ср.	0,08	0,06	0,17	0,13	0,14	0,18	0,10	0,12	0,15	0,12	0,12	0,15		0,13
Отк.	0,22	0,25	0,38	0,32	0,38	0,39	0,26	0,35	0,34	0,33	0,26	0,39			0,33

Пример решения задания 2.5 "Провести анализ модели, сформулировав правила для прогнозирования направления движения составов"

В подсистеме: "Типология", "Информационные портеры классов" системы "Эйдос" получаем следующие информационные портреты классов (таблицы 48 и 49).

ТАБЛИЦА 48 – ИНФОРМАЦИОННЫЙ ПОРТРЕТ КЛАССА РАСПОЗНАВАНИЯ:
Код: 1 Наименование: Состав следует на ВОСТОК

08-11-04 18:48:42 Фильтр: All, Positive г.Краснодар

===============================================================

| N |Код | Н а и м е н о в а н и я |Инфор-|Инфор-|Суммар |

|п/п|приз| п р и з н а к о в |мат-ть|мат-ть|инф-ть |

| |нака| | Бит. | % | %% |

|=============================================================|

| 1 8 груз_1_квадрат................. 0.347 9.67 9.7 |

| 2 10 груз_1_перевернутый_треугольник 0.347 9.67 19.3 |

| 3 11 груз_1_ромб.................... 0.347 9.67 29.0 |

| 4 13 груз_1_шестиугольник........... 0.347 9.67 38.7 |

| 5 15 груз_2_маленьких_круга......... 0.347 9.67 48.4 |

| 6 16 груз_3_квадрата................ 0.347 9.67 58.0 |

| 7 22 крыша_вагона_двухскатная....... 0.347 9.67 67.7 |

| 8 30 форма_вагона_ромбовидная....... 0.347 9.67 77.4 |

| 9 31 форма_вагона_эллипсоидная...... 0.347 9.67 87.0 |

| 10 2 N_осей_вагона=3................ 0.173 4.82 91.8 |

| 11 4 Кол-во_вагонов=3............... 0.173 4.82 96.7 |

| 12 12 груз_1_треугольник............. 0.173 4.82 101.5 |

| 13 24 крыша_вагона_прямая............ 0.173 4.82 106.3 |

| 14 5 Кол-во_вагонов=4............... 0.102 2.84 109.2 |

| 15 25 стенки_вагона_двойные.......... 0.102 2.84 112.0 |

| 16 20 длина_вагона_короткий.......... 0.057 1.59 113.6 |

| 17 29 форма_вагона_прямоугольная..... 0.038 1.07 114.7 |

|~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~|

| 18 26 стенки_вагона_одинарные........-0.008 -0.23 114.9 |

| 19 1 N_осей_вагона=2................-0.027 -0.75 115.6 |

| 20 23 крыша_вагона_отсутствует.......-0.041 -1.14 116.8 |

| 21 28 форма_вагона_V-образная........-0.072 -2.00 118.8 |

| 22 19 длина_вагона_длинный...........-0.143 -3.99 122.8 |

| 23 6 груз_1_большой_круг............-0.165 -4.60 127.4 |

| 24 7 груз_1_длинный_прямоугольник...-0.316 -8.83 136.2 |

| 25 9 груз_1_короткий_прямоугольник..-0.316 -8.83 145.0 |

| 26 27 форма_вагона_U-образная........-0.490 -13.67 158.7 |

===============================================================

Универсальная когнитивная аналитическая система НПП *ЭЙДОС*

ТАБЛИЦА 49 – ВЛИЯНИЕ ПРИЗНАКОВ
НА РЕЗУЛЬТАТ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ:
"НАПРАВЛЕНИЕ СЛЕДОВАНИЯ – НА ЗАПАД"

ИНФОРМАЦИОННЫЙ ПОРТРЕТ КЛАССА РАСПОЗНАВАНИЯ:

Код: 2 Наименование: Состав следует на ЗАПАД

08-11-04 18:49:04 Фильтр: All, Positive г.Краснодар

===============================================================

| N |Код | Н а и м е н о в а н и я |Инфор-|Инфор-|Суммар |

|п/п|приз| п р и з н а к о в |мат-ть|мат-ть|инф-ть |

| |нака| | Бит. | % | %% |

|=============================================================|

| 1 3 Кол-во_вагонов=2.............. 0.500 13.94 13.9 |

| 2 14 груз_2_коротких_прямоугольника 0.500 13.94 27.9 |

| 3 17 груз_3_маленьких_круга........ 0.500 13.94 41.8 |

| 4 18 груза_нет..................... 0.500 13.94 55.8 |

| 5 21 крыша_вагона_гофрированная.... 0.500 13.94 69.7 |

| 6 27 форма_вагона_U-образная....... 0.326 9.10 78.8 |

| 7 7 груз_1_длинный_прямоугольник.. 0.255 7.12 85.9 |

| 8 9 груз_1_короткий_прямоугольник. 0.255 7.12 93.0 |