PROGRAMA DE ASIGNATURA DE INTELIGENCIA ARTIFICIAL Contenido 1. INFORMACIÓN GENERAL... 2 2. INTRODUCCIÓN... 3 3. OBJETIVOS GENERALES DE LA ASIGNATURA... 4 4. OBJETIVOS, TEMAS Y SUBTEMAS.... 5 5. PLAN TEMÁTICO... 8 6. ORIENTACIONES METODOLÓGICAS... 9 7. SISTEMA DE EVALUACIÓN... 9 8. BIBLIOGRAFÍA... 10 9. RELACION DE AUTORES... 10 10. APROBADO... 10 1
1. INFORMACIÓN GENERAL FACULTAD: Ciencias de la Educación y Humanidades PLAN DE ESTUDIOS: 1999 CARRERA: Informática Educativa TIEMPO DE ESTUDIOS: 3 años para Profesor de Educación Media, 5 años para Licenciado MENCIÓN U ORIENTACIÓN: Licenciatura en Informática Educativa NOMBRE DE ASIGNATURA: Inteligencia Artificial AÑO ACADÉMICO: 4 SEMESTRE: 2 FRECUENCIA SEMANAL: 4 Horas DIURNO: 4 Horas NOCTURNO: 4 Horas PROFESIONALIZACION 3 Horas Presenciales, 1 Hora trabajo independiente TOTAL DE HORAS: 60 Horas CREDITOS: 4 REQUISITOS: Ninguno CORREQUISITOS: Ninguno CÓDIGO: 2
2. INTRODUCCIÓN La inteligencia artificial (IA), es un campo de estudio en Informática que da muchos aportes a la Educación. Por tal razón esta asignatura estudiará el significado de la I.A. y los temas más relacionados con sus aplicaciones en el campo educativo, las ventajas y desventajas de cada uno de ellos. La Inteligencia Artificial (IA) tiene más de seis lustros de existencia. En el área de Informática Educativa, se han propuesto y desarrollado aplicaciones desde hace ya bastantes años utilizando los principios básicos de esta disciplina, pero aún subsisten algunas dudas sobre sus verdaderas posibilidades. En este programa se presentan algunas temáticas sobre la contribución que puede hacer la IA en el área de Informática Educativa. Para ello iniciamos planteando situaciones que, a lo largo de la historia, la humanidad ha tratado de resolver acerca de la inteligencia; luego se revisarán algunas nociones generales de inteligencia artificial, donde se establece la necesidad de una fundamentación cognitiva para esta aplicación, después se mostrarán algunos de los factores que hacen pensar que los aportes de la IA pueden ser valiosos. Se estudiará sobre algunas de las limitaciones de la IA, los riesgos y las dificultades que entraña el uso de la IA. Se estudiarán formas de representación del conocimiento y búsquedas de información en el desarrollo de sistemas expertos con fin educativo. Se analizan algunos modelos para caracterizar el aprendizaje en las máquinas y, sobre esta base, se discute la conveniencia de integración funcional de tutores inteligentes con aprendizaje de máquina, como base para potenciar mejor la IA en educación. Se culminará con la programación virtual de robot con el fin de desarrollar habilidades en la programación con lenguaje natural y estructurado. 3
3. OBJETIVOS GENERALES DE LA ASIGNATURA Académicos 1. Conocer la importancia del uso de la inteligencia artificial y su aplicación en el proceso enseñanza - aprendizaje. 2. Analizar la contribución que puede hacer la IA en el área de Informática Educativa a través del desarrollo de sistemas expertos. 3. Discutir los aportes de la Inteligencia Artificial (IA) en el desarrollo de Sistemas de Tutoría Inteligente (STI). 4. Analizar el desarrollo de (STI) tanto en la creación como evaluación de este tipo de software. 5. Conocer la estructura de la programación virtual de robot para su debida aplicación en la robótica educativa. Psicosociales 1. Manifestar sus valores morales, cívicos y éticos en la selección de software apropiado a la realidad nicaragüense. 2. Asumir una actitud crítica, autocrítica y reflexiva que se refleje en la valoración de software que resuelvan necesidades educativas. 3. Desarrollar una conciencia crítica en el manejo de la tecnología novedosa a la educación. 4. Mostrar sensibilidad en la necesidad del uso de la informática educativa. 4
4. OBJETIVOS, TEMAS Y SUBTEMAS. Tema I: Conceptos Generales de Inteligencia Artificial. Objetivos 1. Definir Inteligencia Artificial en el contexto de las nuevas tecnologías de la Información y la Comunicación. 2. Explicar el desarrollo histórico de la Inteligencia Artificial 3. Analizar sus áreas de estudio y aplicaciones las ciencias y la educación. Subtemas 1. La Cibernética y el nacimiento de la IA. 2. Inteligencia Artificial: áreas de estudio y aplicaciones a. La percepción (visión y habla) b. Comprensión del lenguaje natural c. El aprendizaje automático. d. Aplicación de la IA en las ciencias y la educación 3. La crisis de la IA. 4. Nuevo enfoque de la inteligencia artificial Tema II: Los Sistemas Expertos Objetivos 1. Reconocer los componentes y características de los SE. 2. Reconocer técnicas de representación de conocimiento. 3. Interpretar información a través hechos y reglas 4. Identificar estrategias de búsqueda según las características de la información 5. Desarrollar SE basados en reglas con aplicación a la educación. Subtemas 1. Introducción a los sistemas Expertos a. Componentes de un Sistema Experto b. Características de un SE 2. Representación del conocimiento a. Espacios de Estado b. Lógica de predicados c. Redes Semánticas d. Marcos (Frames) e. Representación mediante objetos 3. Sistemas de producción a. Lógica proposicional b. Hechos 5
c. Reglas de Producción 4. Estrategia de búsqueda a. Definiciones (Finitud, Definibilidad, Determinismo, Problemas lógicos Espacio de estado, Estado, Operador, Heurística Búsqueda exhaustiva, Estrategias de control sistemático) b. Encadenamiento hacia delante y encadenamiento hacia atrás c. Búsqueda primero en profundidad vs primero a lo ancho d. Régimen de control: irrevocable o por tentativa 5. Estrategias de control heurísticas 6. Razonamiento con incertidumbre Tema III: Programación Lógica Objetivos 1. Identificar reglas de programación declarativa. 2. Aplicar la programación lógica en el desarrollo de sistemas expertos. Subtemas 1. Introducción 2. Programación declarativa 3. El lenguaje PROLOG (Características) a. Declaración de hechos y reglas b. Estructuras de Datos y unificación de términos c. Mecanismo de control (Retroceso) d. Recursividad e. Procesamientos de listas f. Búsqueda de soluciones g. Estructuras y árboles h. Espacios de estado Tema IV: Los Sistemas Tutoriales Inteligentes (STI) Objetivos 1. Conocer estrategias de enseñanza en sistemas educativos virtuales. 2. Conocer la funciones de un STI 3. Identificar los componentes fundamentales y tipos STI 4. Analizar los módulos de un STI para su aplicación en el desarrollo de un STI 5. Conocer técnicas para el desarrollo de STI On-line Subtemas 6
1. Estrategias de enseñanza virtual 2. Componentes fundamentales de un STI 3. Funciones de un STI 4. Tipos de STI 5. Módulos de un STI a. Módulo del Tutor b. Módulo del Estudiante c. Módulo de Dominio d. Módulo Evaluador 6. Desarrollo de un STI 7. Sistemas de enseñanza inteligentes On-line Tema V: Robótica Objetivos 1. Conocer definiciones de robóticas, sus leyes, aplicaciones y tendencias actuales. 2. Identificar la aplicación de la robótica en el campo educativo 3. Desarrolla habilidades en la programación de robot. Subtemas 1. Definiciones de robótica. a. Leyes b. Aplicaciones de la Robótica c. Tendencias actuales d. Cooperación o conexión 2. Robótica Educativa 3. Programación virtual de robot 7
5. PLAN TEMÁTICO CURSO PROFESIONALIZACION N UNIDAD CT S CP TI Total 1 Conceptos Generales de Inteligencia Artificial 3 3 2 Los Sistemas Expertos 6 6 12 3 Programación Lógica 6 6 6 18 4 Sistemas Tutoriales Inteligentes 3 3 6 15 5 Robótica 3 3 3 3 12 Subtotal 21 3 21 15 56 Evaluación 3 0 3 Total 45 15 60 8
6. ORIENTACIONES METODOLÓGICAS La metodología a desarrollar en el curso será: Los conceptos generales sobre inteligencia artificial deben ser expuestos por el docente debido a que es la primera vez que se encuentra con los alumnos. Se puede realizar una clase participativa con lluvia de ideas acerca las aplicaciones de la inteligencia artificial que los alumnos hayan observado en la vida cotidiana. Relacionar estas experiencias de los alumnos con el conocimiento científico que se expondrá. En los sistemas expertos, se recomienda combinar la conferencia guiada con la clase práctica en cuanto a los sistemas de producción, representación del conocimiento y estrategias de búsqueda. Para esto se recomienda pensar en un tema socio-educativo para la realización de un pequeño sistema experto, apoyado con las técnicas de programación lógica de la siguiente unidad. Para desarrollar el tema de los Sistemas Tutoriales Inteligentes, se recomienda de antemano seleccionar un tema a enseñar con esta herramienta. Identificar el tipo más adecuado y seleccionar los elementos que integrarán cada módulo del sistema. Se recomienda que los estudiantes a estas alturas, ya dominen un sistema de lenguaje de autor y herramientas multimediales. En la unidad de robótica, luego de conocer las diferentes definiciones propuestas, se recomienda realizar un seminario sobre las áreas de aplicación de la robótica. Luego explicar acerca del tipo de programación que se usa en los robots y terminar realizando la programación de un robot. Los proyectos que pueden escoger los estudiantes será necesariamente a través de áreas o temas que estén íntimamente relacionados con sus actividades habituales o aquellos tendientes a mejorar el aprendizaje de áreas poco significativos para los estudiantes. 7. SISTEMA DE EVALUACIÓN Se elaborarán dos exámenes parciales (uno a mediados del curso y otro al final) con valor ponderado de 30% cada uno. Todas aquellas tareas y pequeños proyectos que se realicen se sumarán y promedio resultante de éstas, equivaldrá al 40% de la nota final. A éste se le llama 3 er parcial. 9
8. BIBLIOGRAFÍA 1. BODEN, MARGARET A. (1994). Escape de la habitación china. En: Filosofía de la Inteligencia Artificial. México, F.C.E. 2. PAPERT, SEYMOUR. (1993). La máquina de los niños. Barcelona, Eds. Paidós. 3. TURING, ALAN M. (1994). La maquinaria de la computación y la inteligencia. En: Filosofía de la Inteligencia Artificial. (Comp. M. BODEN). México, F.C.E.,. 4. RICH, E y KNIGHT, K. (1996). Inteligencia Artificial. Mc.Graw-Hill/Interamericana de Copyright 2006 Informática Educativa - UNAN - Managua - Nicaragua. All rights reserved. España, S. A. 5. MORALES, EDUARDO y SUCAR L., ENRIQUE. Representación de Conocimiento. http://www.mor.itesm.mx/~rdec/node1.html 6. RUSSELL, S y NORVING, P. (1995). Inteligencia Artificial: Un enfoque moderno. Prentia Hall. México. 7. CANALS N, J. y otros. (1999). Sistema tutores Inteligentes: Una revisión del estado del arte. Taller de núcleo gráfico, S.A. de C. V. México. 9. RELACION DE AUTORES Hecho por: Esp. Inez Valverde (2002) Actualizado por: Msc Luis Genet (Junio, 2010) 10. APROBADO Jefe de Departamento: Msc. Maribel del Carmen Avendaño FECHA. 10