Блок схема распознавания удобрений

Экспертные системы распознания химических веществ «Распознавания удобрений»
методическая разработка по информатике и икт (9 класс) по теме

Скачать:

Предварительный просмотр:

Тема: «Экспертные системы распознания химических веществ»

Цель: Формирование технологической компетенции учащихся посредством создания информационной модели экспертной системы для лабораторной работы по химии “Распознавание удобрений”, на основе алгоритма распознавания удобрений с помощью прикладных программ и языка программирования.

1. познакомится с ролью информационное модели экспертной системы
2. познакомить с формальной моделью экспертной системы «Распознание удобрений»

1. формирование самостоятельности и ответственности при изучении нового материала

1. развитие внимания и аналитического мышления

1. Организационный момент
2. Актуализация опорных знаний учащихся.
3. Самоконструкция. Приобретение новых знаний
4. Социолизация. Создание информационной модели.
5. Социоконструкция. Создание компьютерной модели.
6. Тестирование продукта
7. Завершение урока. Домашнее задание.

«Искусственный интеллект – это область, основное

предназначение которой заключается в развитии

интеллектуальных способностей компьютера дополнять

мощь человеческого разума и лучше понимать процесс

мышления, рассуждений и обучения»

Цель нашего занятия: построить экспертную систему “Распознавание удобрений», а для этого мы в начале вспомним материал, который мы изучали на предыдущих уроках.

Хочу обратить ваше внимание на то, что мы находимся в компьютерном классе и вы должны соблюдать правила техники безопасности. Если забыли правила, взгляните на них (указать на их местонахождение).

2. Актуализация опорных знаний

Ребята на прошлых уроках мы знакомились с Моделированием, формализацией и визуализацией моделей .На сегодняшнем уроке мы с вами познакомимся с построение информационное модели экспертной системы, но для начала давайте вспомним:

— Что такое моделирование ?

( Моделирование – это метод познания, состоящий в создании и исследовании моделей. Моделирование — это метод научного познания объективного мира с помощью моделей.

— Что такое модель?

Модель – упрощенное представление о реальном объекте, процессе или явлении.

Один и тот же объект может иметь множество моделей, а разные объекты могут описываться одной моделью.

Модель «копирует реальный объект.

— Назовите основные классы моделей?

1. информационные модели – представляют объекты и процессы в образной или знаковой форме, а также в форме таблиц, блок –схем, графов.(пример таблица Менлелеева.

2. материальные модели — позволяют представить в материальной наглядной форме объекты, недоступные для непосредственного исследования (пример глобус)

3. компьютерные модели – это модели, реализованные на компьютере средствами программного обеспечения.

Что такое формализация?

Формализация – замена реального объекта его информационной моделью.

3.Самоконструкция. Приобретение новых знаний

Профессиональные экспертные системы достаточно широко используются в различных областях науки и техники. Такие системы позволяют автоматически выявлять причины сбоев в работе сложных технических систем (например, космических кораблей), распознать личность человека по его отпечаткам пальцев или радужной оболочке глаза и т. д.

Основная задача экспертных систем — распознавание объектов или состояний объекта. В процессе обучения встречается достаточно много учебных ситуаций, когда вам приходится выступать в роли эксперта и распознавать тот или иной объект. Обычно такие задачи выполняются методом проб и ошибок, без осознания и фиксации стратегии поиска.

Создание учебной экспертной системы позволяет осознать и зафиксировать последовательность рассуждений или действий, которая приводит к распознаванию того или иного объекта среди некоторой совокупности.

Почему компьютерные модели распознавания химических веществ называются экспертными системами?

Найдите ответ в информационной карточке,

Экспе́ртная систе́ма (ЭС, expert system) — компьютерная программа , способная частично заменить специалиста-эксперта в разрешении проблемной ситуации. Современные ЭС начали разрабатываться исследователями искусственного интеллекта в 1970-х годах, а в 1980-х получили коммерческое подкрепление. Предтечи экспертных систем были предложены в 1832 году С. Н. Корсаковым , создавшим механические устройства, так называемые «интеллектуальные машины», позволявшие находить решения по заданным условиям, например определять наиболее подходящие лекарства по наблюдаемым у пациента симптомам заболевания.

В информатике экспертные системы рассматриваются совместно с базами знаний как модели поведения экспертов в определенной области знаний с использованием процедур логического вывода и принятия решений , а базы знаний — как совокупность фактов и правил логического вывода в выбранной предметной области деятельности.

ЭС может функционировать в 2-х режимах.

Режим ввода знаний — в этом режиме эксперт с помощью инженера по знаниям посредством редактора базы знаний вводит известные ему сведения о предметной области в базу знаний ЭС.

Режим консультации — пользователь ведет диалог с ЭС, сообщая ей сведения о текущей задаче и получая рекомендации ЭС. Например, на основе сведений о физическом состоянии больного ЭС ставит диагноз в виде перечня заболеваний, наиболее вероятных при данных симптомах.

Что же это такое экспертная система (э/с)?

(Ответ: э/с – интеллектуальные программы, способные делать логические выводы на основе знаний из конкретной предметной области)

Экспертная система может быть представлена в виде алгоритма, состоящего из последовательности шагов с использованием алгоритмической структуры «ветвление». Можно построить различные алгоритмы поиска, однако необходимо стремиться к выбору оптимальной стратегии распознавания (достижения цели за минимальное число шагов). Такая стратегия будет реализована, если каждый шаг будет максимально уменьшать неопределенность (нести максимальное количество информации).

На основе какой базовой логической структуры данная стратегия осуществлялась?

4.Социолизация. Создание информационной модели.

Из какой предметной области знаний будем брать информацию? (Ответ: химия)

Какого рода информация нас будет интересовать? (Ответ: химические св-ва удобрений)

В качестве примера можно рассмотреть лабораторную работу по химии «Распознавание химических удобрений».

Делимся на 3 группы. Вам дается справочная таблица по взаимодействию шести различных удобрений с некоторыми реактивами. Предлагается распознать каждое из удобрений в виде иерархической модели, блок – схемы. (см.приложеие)

Источник

Урок 38
Экспертные системы распознавания химических веществ

§ 2.7. Экспертные системы распознавания химических веществ

Содержание урока

Формальная модель экспертной системы «Распознавание удобрений»

Формальная модель экспертной системы «Распознавание удобрений»

Формальная модель экспертной системы «Распознавание удобрений». Экспертная система может быть представлена в виде алгоритма, состоящего из последовательности шагов с использованием алгоритмической структуры «ветвление». Можно построить различные алгоритмы поиска, однако необходимо стремиться к выбору оптимальной стратегии распознавания (достижения цели за минимальное число шагов). Такая стратегия будет реализована, если каждый шаг будет максимально уменьшать неопределенность (нести максимальное количество информации).

Построим алгоритм (рис. 2.16), в котором на первом шаге разделим шесть веществ на две группы по условию «При взаимодействии с H₂S0₄ выделяется бурый газ». Если условие:

• выполняется, то это вещества первой группы под номерами 1 и 2;
• не выполняется, то это вещества второй группы под номерами 3, 4, 5 и 6.

Для идентификации веществ первой группы достаточно проверить справедливость условия «При взаимодействии с раствором щелочи ощущается запах аммиака». Если условие:

• выполняется, то это вещество «1. Аммиачная селитра»;
• не выполняется, то это вещество «2. Натриевая селитра».

Рис. 2.16. Блок-схема учебной экспертной системы «Распознавание удобрений»

Для идентификации веществ второй группы сначала необходимо проверить справедливость условия «При взаимодействии с ВаСl₂ выпадает белый осадок». Если условие:

• выполняется, то это вещества 3 и 4;
• не выполняется, то это вещества 5 и 6.

Для идентификации веществ 3 и 4 достаточно проверить справедливость условия «При взаимодействии с раствором щелочи ощущается запах аммиака». Если условие:

• выполняется, то это вещество «3. Сульфат аммония»;
• не выполняется, то это вещество «4. Суперфосфат».

Для идентификации веществ 5 и 6 достаточно проверить справедливость условия «Внешний вид — розовые кристаллы». Если условие:

• выполняется, то это вещество «5. Сильвинит»;
• не выполняется, то это вещество «6. Калийная соль».

Целесообразно представить иерархическую модель экспертной системы в виде блок-схемы (см. рис. 2.16).

Cкачать материалы урока

Источник

Экспертные системы распознавания химических элементов.

Онлайн-конференция

«Современная профориентация педагогов
и родителей, перспективы рынка труда
и особенности личности подростка»

Свидетельство и скидка на обучение каждому участнику

Форма проведения: Объяснение нового материала.

Тема: Экспертные системы распознавания химических элементов.

Цель: Построить формальную модель экспертной системы распознавания удобрений.

Образовательные: Сформировать у учащихся знания об экспертных системах, их применение в областях химии.

Воспитательные: Продолжать воспитывать информационную культуру учащихся.

Развивающие: Продолжать развитие стремление к активной познавательной деятельности.

Методы: словесный (рассказ, объяснение, диалог), наглядный.

Оборудование: наглядные пособия, карточки.

— Объяснение нового материала.

1. Организационный момент.

Здравствуйте! Достали все тетради, книги, ручки и дневники. Садитесь.

2. Актуализация знаний.

Кто мне напомнит тему прошлого урока?

Хорошо. Помним. Значит, вы сможете написать небольшую самостоятельную работу.

Можете отмечать варианты ответом прямо на этих листочках.

Разработка биологической модели «жертва-хищник» с помощью электронных таблиц.

Выполняют самостоятельную работу.

3. Объяснение нового материала.

Перейдем к новой теме. Открываем тетради и записываем: «Экспертные системы распознавания химических элементов».

Наверное каждый из вас слышал название «ЭС». Слышали? Кто-нибудь может сказать, что это такое? Как вы это понимаете?

Хорошо. Давайте запишем определение:

Экспертная система — это программа для компьютера , которая оперирует со знаниями в определенной предметной области с целью выработки рекомендаций или решения проблем.

ЭС достаточно широко используется в различных областях науки и техники. Т. е. применение ЭС очень обширно, но больше всего применяется в технике. Нет такой области, в которой не было бы создано ни одной ЭС.

Н-р, для выявления причины сбоев в работе сложных систем – космических кораблей, в медицине – для диагностики – дается определение симптоматики и данные, а оно ставит диагноз, рекомендует курс лечения. В химии главным образом служит для распознавания элементов структур.

Очень известна ЭС Dentral – системе дается информация о веществе и его данные, а система выдает диагноз в виде соответствующей структуры.

Запишем: основная задача ЭС – это распознавание объектов или составление объекта.

Нужно отметить, что здесь не готового алгоритма решения задачи, т. е. ЭС даются определенные сведения, признаки, далее она выявляет наиболее существенные свойства объектов. Затем через определенные действия ЭС выдает результаты.

ЭС выдают советы, проводят анализ, выполняют классификацию, дают консультацию, ставят диагноз.

Знание о предметной области необходимые для работы ЭС, представлены в памяти компьютера в виде базы знаний (данных), которая может изменяться и пополняться.

Главное достоинство – накопление знаний хранящихся длительное время.

Кто мне напомнит про этапы создания моделей? Значит, для того, чтоб вы хорошо все запомнили, давайте запишем в тетради:

Этапы создания моделей:

1 этап: описание модели – внешние признаки.

2 этап: формальная модель.

3 этап: создание компьютерной модели.

4 этап: эксперимент.

5 этап: анализ полученных результатов.

Рассмотрим пример ЭС в химии, точнее попытаемся создать формальную модель «Распознавание химических удобрений».

На первом этапе определим основные свойства. Пусть даны несколько химических удобрений. Сначала опишем признаки.

Второй этап: постараемся создать модель данной ЭС. Будем делать с помощью алгоритмической структуры «ветвления».

Кто мне скажет, что же такое алгоритм с ветвлением?

Форма действий, при которой в зависимости от выполнения некоторого условия выполняется то или иное действие – называется ветвлением.

Алгоритм, содержащий одно или несколько условий и соответственно две или более ветви, называется алгоритмом с ветвлением.

Первая ветвь указывает на действие которое будет совершаться если условие выполняется (да), а вторая если действие не выполняется (нет).

Давайте, для того. Чтобы вы хорошо вспомнили, рассмотрим пример и вы нарисуете мне блок-схему:

Если я встречу друга, то спрошу у него мою книгу, иначе зайду к нему.

Правильно. Значит, мы с легкостью сможем рассмотреть блок-схему по данной задаче.

Третий этап – создание компьютерной модели. Здесь мы создаем программу на одном из языков программирования.

Источник