Hugo Vega

                                                                                           

Bienvenidos a la pagina del curso de Sistemas Inteligentes 2013-I dictado por el Profesor Hugo Vega Huerta en la Facultad de Ingeniería de Sistemas e Informática de la Universidad Nacional Mayor de San Marcos.

Esta página servira como repositorio de informacion acerca del curso de Sistemas Inteligentes, asi como los nuevos avances tecnologicos ocurridos en este campo.

 

 

 

 

UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS

(Universidad del Perú, DECANA DE AMÉRICA)

 

FACULTAD DE INGENIERIA DE SISTEMAS E INFORMATICA

Escuela Académico Profesional de Ingeniería de Sistemas

 

SYLLABO

 

1. ESPECIFICACIONES  GENERALES

Nombre del Curso          : Sistemas Inteligentes

Código  del Curso          : 201 204

Duración del Curso        : 17 Semanas

Forma de Dictado           : Clases presenciales audiovisuales (teoría) y laboratorio

Horas Semanales            : 2

Naturaleza                      : Electivo

Número de Créditos       : 2

Prerrequisitos                 : 207 008 Inteligencia Artificial

Semestre Académico      : 2013 – I

 

2. SUMILLA (Resumen)

Los Sistemas Inteligentes, conceptos, taxonomía y aplicaciones en la industria y servicios. Conjuntos borrosos, representación y operaciones. Funciones de membrecía. Representación de conceptos con conjuntos borrosos. Relaciones borrosas y su composición. Modificadores lingüísticos. Lógica borrosa. Representación de problemas de la IA mediante algoritmos genéticos y su resolución.

 

3. OBJETIVO GENERAL

El presente curso extiende y complementa el curso Inteligencia Artificial, presentando los fundamentos, operadores y métodos básicos de dos de los sistemas inteligentes más conocidos, los sistemas basados en lógica borrosa y los basados en algoritmos genéticos. El potencial de aplicación de ambos sistemas es enorme en sectores tales como el industrial, el educativo, el de servicios y, de ciencia y tecnología.

 

El curso visa introducir los sistemas inteligentes, la representación de problemas y su resolución, dando énfasis al estudio y desarrollo de sistemas de inferencia borrosos y de software para optimización basado en algoritmos genéticos.

 

OBJETIVOS ESPECÍFICOS

a)  Presentar los fundamentos de los sistemas inteligentes y sus aplicaciones, así como las diferencias respecto de los métodos basados en búsqueda y los sistemas expertos.

b)  Representar   conceptos   lingüísticos   mediante   conjuntos   borrosos   y   funciones   de pertenencia.

      c)  Representar el conocimiento mediante reglas borrosas usando los formatos Sugeno y Mamdani.

d)  Diseñar y desarrollar sistemas de inferencia borrosa basados en diversos mecanismos de inferencia (formato Sugeno y formato Mamdani)

      e)  Representar y resolver problemas de optimización mediante cromosomas y operadores genéticos.

f)   Diseñar  y  desarrollar  software  para  problemas de  optimización que  usen  la  técnica denominada algoritmos genéticos.

 

4. CONTENIDO ANALÍTICO POR SEMANAS

 

Semana Tema Documentos
1

Introducción a Sistemas Inteligentes – Conceptos Básicos de Conjuntos Borrosos.

  • Introducción a los Sistemas Inteligentes
  • Taxonomía de los Sistemas Inteligentes. Comparación entre sistemas operacionales y sistemas inteligentes. Conceptos
  • Incertidumbre. Incertidumbre estocástica y léxica. Cuando utilizar tecnología borrosa
  • Aplicaciones en la industria y servicios
  • Introducción a los conjuntos borrosos. Comparación entre conjuntos clásicos y borrosos.

Referencias: [1] Capitulo 7, [2] Capitulo 1, [4] Capitulo 1 y 2

    
2

Conjuntos Borrosos- Universos de discursos

  • Probabilidad y Borrosidad. Funciones de densidad de probabilidad y funciones de pertenencia.
  • Representación de los conjuntos borrosos. Introducción a las funciones de pertenencia.
  • Introducción a los Sistemas de Inferencia Borrosos (SIB).
  • Definición de universo de discurso. Universos de discurso Discreto y Continuo Propiedades o características de un conjunto borroso:
  • Soporte, núcleo, altura, punto de cruce. Dominio, normalización y cordialidad. Corte-u y Corte-u fuerte de un CB.

Referencias: [1] Capitulo 7, [2] Capitulo 2, [3] Capitulo 4 y 5. [4] Capitulo 1

3

Teorema de Representación – Funciones de Membrecía

  • Principio de Incompatibilidad.
  • Funciones de Pertenencia:
  • Definiciones básicas, tipos más usados y sus expresiones matemáticas.
  • Determinación del número de funciones de membrecía. Métodos para determinar la Función de Pertenencia.

Teorema de Representación.

Referencias: [1] Capítulos 7, [2] Capitulo 3, [3], [4] Capitulo 4.

  
4

 Operaciones básicas con conjuntos borrosos.

  • Unión, intersección, complemento, negación de conjuntos borrosos.
  • t-normas y s-normas

Definición de t-norma, t-normas más usadas. Definición de s-normas, s-normas más usadas. Ejemplos de aplicación de t-normas y de s-normas. Negaciones involutivas y no involutivas.

  • Medidas borrosas.
  • Distancia entre conjuntos borrosos. Comparación de conjuntos borrosos (Posibilidad, Necesidad, Compatibilidad).

Referencias: [1] Capítulos 7, [2] Capitulo 2, [3] Capítulos 4 y 5, [4] Capitulo 1

5

Principio de extensión – Relaciones borrosas y su composición.

  • Principio de extensión.
  • Producto y co-producto cartesiano de conjuntos borrosos.
  • Relaciones borrosas.
  • Composición de relaciones borrosas.
  • Composición Sup-Star. Composición Inf-Star. Ejemplos de aplicación.

Referencias: [1] Capitulo 7, [2], [3], [4] Capítulo 3.

6

Variables Lingüísticas – Modificaciones Lingüísticas.

  • Variables lingüísticas, Definición.
  • Modificaciones lingüísticas.
  • Operaciones de concentración y dilatación de CBs, intensificación del contraste, difuminación del contraste.
  • Control de lectura 1.
  • Ejercicios sobre modificaciones lingüísticos.

Referencias: [1] Capítulo 7, [2], [3]

 
7

Diseño de un Controlador Difuso para una Maquina Lavadora

  • Diseñar el controlador borroso de una maquina lavadora que proporcione el tiempo de lavado correcto aunque no se tena disponible un modelo preciso de la relación entrada/salida del sistema.
 
8 EXAMEN PARCIAL  
9

Arquitecturas Inferencia borrosa.

  • Lógica borrosa.
  • Fundamentos. Comparación con la lógica tradicional.
  • Modus Ponens Generalizado y Modus Tollens Generalizado.
  • Representación del conocimiento mediante reglas borrosas.
  • Reglas borrosas: Formato general, formato tipo Sugeno y formato tipo Mamdani.
  • Implicación borrosa.

Referencias: [1] Capitulo 7, [2], [3], [4] Practica

 
10

Sistema de inferencia borrosa.

  • Definición de un Sistema de Inferencia borrosa (SIB).
  • Normalización y borrosificación de las entradas.
  • Etapas de la inferencia borrosa: agregación y composición.
  • Modulo de inferencia borrosa.
  • Inferencia en sistemas Sugeno. Inferencia en sistemas Mamdani.
  • Desborrosificación de las salidas del sistema.
  • Conceptos y métodos.
  • Referencias: [1] Capitulo 7. [2], [3], [4], Capítulos 5 y 6

 

 
11

Desarrollo de un Controlador borroso para una grúa.

Diseño y desarrollo de un controlador borroso de una grúa puente para contenedores. Se presentara el algoritmo básico del controlador borroso. Se desarrollaran las etapas de borrosificación de las entradas, procesamiento borroso y Desborrosificación de las salidas. Se utilizará para esta sesión el software llamado fuzzy Tech versión 5.54.

Referencias: [1] Capitulo 8, [2], [3].

 
12

 

Introducción a algoritmos evolutivos.

  • Repaso de resolución de problemas de búsqueda. Introducción a las Metaheuristicas.
  • Evolución natural y artificial.
  • Algoritmos evolutivos.
  • Definición y paradigmas. Comparación entre algoritmos evolutivos. Comportamiento de los algoritmos evolutivos.
  • Estrategias Evolutivas.

Referencias: [5] capítulos 8 y 13, [6]

 

 
13

Algoritmos genéticos.

  • Introducción a los algoritmos genéticos.

Algoritmo básico. Comparación con técnicas tradicionales. Caracterización de los AG. Parámetros de los Algoritmos genéticos.

  • Representación cromosomática.

Representación binaria, con números reales.

  • Evaluación y selección de los individuos.

Método de selección más usado con énfasis en el método de la ruleta.

  • Operadores genéticos:

Crossover: definición, métodos de crossover. Mutación: definición, métodos de mutación.

  • Herramientas computacionales para algoritmos genéticos.

Referencias: [5] Capítulos 1-3, [6]

 
14

Algoritmos Genéticos continuación.

  • Métodos de selección del torneo.
  • Operadores especiales para crossover y mutación.
  • Ajuste de parámetros de los algoritmos genéticos.
  • Control de lectura nro 2
 
 
15

Exposición de trabajos computacionales

Práctica

Presentación de trabajos computacionales.

 
16 EXAMEN FINAL          

 

6. METODOLOGÍA

El curso se desarrolla a través de actividades teórico –practicas, dando énfasis a aplicaciones en la industria y servicios. Los estudiantes, organizados en grupos de 2 o 3 estudiantes, desarrollaran un trabajo computacional.

 

7. EVALUACIÓN

El promedio final (PF) se determina de la forma siguiente:

PF=0.05(CL1 +CL2) + 0.20*TC + 0.35*EP +0.35*EF

Donde:

CL1, CL2:       Controles de lectura.

TC:                  Trabajo computacional (Sistemas de inferencia borroso o Algoritmo genético).

EP:                   Examen parcial.

EF:                   Examen final.

 

8. BIBLIOGRAFÍA

[1] BONIFACIO MARTIN SANZ ALFREDO

2002 Redes Neuronales y Sistemas Difusos. Ed. Alfaomega

ISBN 84-7897-466-0

[2] KLIR, J.; YUAN, BO

1995 Fuzzy Sets and Fuzzy Logic: Theory and Applications. Ed. Prentice Hall

ISBN 0131011715

[3] COX, EARL

1994 The Fuzzy Systems Handbook. Ed Ap Professional

ISBN 0121942708

[4] SIVANANDAM, S,; SUMATHI, S.; DEEPA, S.

2007 Introduction a Fuzzy Logic using MATLAB. Ed. Springer

ISBN 103-540-35780-3

[5] MICHALEWICZ ZBIGNIEW

1996 Genetic Algorithms+Data Structures=Evolution Programs. 3ra Ed. Ed Springer

ISBN 3-540-60676-9

[6] WHITLEY DARRELL

2001 An Overview of Evolutionary Algorithms

Journal of Information and Software Technology.43:817-831

 

Las lecturas obligatorias serán proporcionadas por el profesor del curso.

 

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