Manuál na štúdium umelej inteligencie na FMFI UK (verzia 1.0)

[ Peter Novák, pno [at] aronde [dot] net; Ján Šefránek, sefranek [at] danka.ii.fmph.uniba.sk ]

Úvod

V týchto poznámkach by sme Vás chceli oboznámiť s našim pohľadom na niektoré problémy spojené so štúdiom špecializačného bloku umelá inteligencia (ďalej len UI) na FMFI UK. Vychádzajú z osobných skúseností študentov, ktorí ukončili magisterské štúdium tohto odboru v roku 2002 (pozn. títo študenti ešte neštudovali podľa kreditného systému) a poznámok pedagógov tohto odboru. Chceli by sme v nich upozorniť na niektoré problémy a chyby a tiež sa pokúsime navrhnúť niekoľko rád, ktoré sú podľa nášho názoru dobré pre študentov, ktorí si práve zapísali odbor UI.

Dúfame, že tieto poznámky aspoň trošku pomôžu zorganizovať si štúdium UI lepšie ako to urobili predchádzajúce ročníky študentov tohto odboru a tým sa vyvarovať niektorých chýb, ktorých sa študenti minulých ročníkov nevedomky dopustili.

Ťažkosti spojené so štúdiom UI na FMFI UK

V dnešnej dobe sa dajú medzi študentami UI na FMFI UK pozorovať dva prístupy k organizácii vlastného štúdia. Jeden sa dá označiť za Široko zameraný a neporiadny a druhý ako Úzko zameraný a svedomitý. Neskôr vysvetlíme význam týchto pomenovaní.

Tieto dva prístupy k štúdiu plynú čiastočne z organizácie samotného štúdia informatiky a čiastočne i z nutnosti vybrať si koncom tretieho, respektíve začiatkom štvrtého ročníka tému diplomovej práce.

Ako je známe, v druhom ročníku si musí študent informatiky vybrať dva bloky, ktoré chce študovať počas zvyšných troch rokov štúdia a z ktorých jeden sa spravidla stane oblasťou z ktorej si vyberie tému diplomovej práce. Okrem toho ešte nemá splnené všetky povinnosti plynúce zo štúdia spoločného základu informatiky (vychádzame z faktov v roku 2002, kedy ešte žiadny študent, na ktorého sa vzťahuje kreditný systém, neštuduje špecializáciu UI).

V treťom ročníku sa teda študent snaží dokončiť štúdium spoločného základu informatiky a popri tom si zväčša zapíše i niekoľko predmetov z niektorého vybraného bloku. Zvyčajne to je teoreticko-metodologický blok (blok umelá inteligencia je špecializačný blok). Študenti tak robia spravidla kvôli tomu, že vo všeobecnosti rozsah teoreticko-metodologických blokov, čo sa týka počtu povinných predmetov, je o niečo menší, než rozsah špecializácií. Okrem toho mnoho študentov premýšľa o tom ako sa rýchlo zbaviť tej “menej záživnej” časti štúdia, keďže po dvoch rokoch úmorného teoretického štúdia by sa radi konečne dostali k niečomu, čo ich viac naplní a bude baviť. Aj keby uvedené dôvody boli mylné, faktom je, že z nejakých dôvodov väčšina študentov umelej inteligencie (ročník končiaci na jar roku 2002) študovala teoreticko-metodologický blok pred špecializačným.

Toto vedie k tomu, že priemerný študent umelej inteligencie na konci tretieho ročníka, absolvoval zhruba dva predmety z UI (často to je iba Úvod do umelej inteligencie a Expertné systémy 1 pretože tretí ročník je ešte stále plný predmetov zo spoločného základu) a rovnými nohami vhupne do úlohy vybrať si tému diplomovej práce a to i napriek tomu, že k umelej inteligencii ako vednej disciplíne mal sotva možnosť si pričuchnúť. Možno i to je jeden z dôvodov, prečo si študenti UI málokedy vyberajú témy diplomových prác z ponuky pedagógov a namiesto toho si vyberajú diplomového vedúceho v dobrej viere, že to nejako už len dopadne.

Práve v štvrtom ročníku, študent UI nasáva vedomosti a konečne sa začína orientovať v bludisku predmetov, ktoré tvoria odbor UI. To je už však obdobie, kedy má mať diplomovú prácu rozrobenú a na konci štvrtého ročníka by už o nej mal mať pomerne jasnú predstavu. Dôsledkom vyššie spomenutých dôvodov je, že často študenti UI ešte i na konci štvrtého ročníka niesú dostatočne zorientovaní v oblasti v ktorej majú robiť svoju diplomovú prácu, stále tápajú a hľadajú zdroje hlbších vedomostí. V tejto dobe je už však pomerne neskoro a čas do odovzdania diplomovej práce a jej predobhajoby sa začína krátiť. Výsledkom je frustrácia niektorých študentov v piatom ročníku z nedostatočného postupu na diplomovej práci a neraz kvôli tomu i opakujú piaty ročník (napríklad tak, že požiadajú pedagóga vedúceho diplomový seminár o neudelenie zápočtu).

Zdá sa, že špecializácia umelá inteligencia si nachádza na FMFI UK medzi študentami mnoho priaznivcov a zdá sa, že študenti aktívne javia záujem o štúdium tejto špecializácie. Vďaka tomu sa dá pozorovať snaha mnohých naučiť sa čo najviac a preto si mnohí študenti, hlavne vo štvrtom ročníku zapisujú z tohto bloku množstvo predmetov (často i viac ako 5 v jednom semestri). Toto množstvo zapísaných predmetov vedie k neporiadnemu prístupu k štúdiu. Títo študenti síce navštevujú prednášky zo zapísaných predmetov viac-menej pravidelne, no v skúškovom období ich zrazu len pomerne malé množstvo ukončí všetky zapísané predmety skúškou, či zápočtom. Dôvodom býva nevypracovanie záverečného projektu, programu, či inej povinnosti inej ako je písomná, či ústna skúška. Predmety, na absolvovanie ktorých postačí ústna, alebo písomná skúška takýto študent zvyčajne absolvuje. Príčinou tohto nežiadúceho javu je jednak už spomenutá nahustenosť predmetov a tiež to, že okrem štúdia na FMFI UK, priemerný študent UI zvyčajne pracuje i v komerčnej firme a zarába si tým na štúdium. Toto len sťažuje už beztak ťažkú situáciu, ktorú sme vyššie popísali. Tento prístup budeme nazývať široko zameraný a neporiadny.

Naproti tomu sa medzi študentmi UI dajú nájsť i takí, ktorí sa cielene sústreďujú na jednu oblasť UI a vyberajú si menej výberových predmetov. Týchto je však badateľne menej. Tento spôsob štúdia budeme volať úzko zameraný a svedomitý.

Samozrejme tieto dva spomenuté prístupy k štúdiu nie sú jediné. Medzi študentami, ktorí si zapisujú mnoho rôznorodých predmetov je i niekoľko takých, ktorí absolvujú úspešne všetky svoje zapísané povinnosti a naopak medzi užšie špecializovanými sa dajú nájsť i menej poriadni. V tejto časti sme len chceli poukázať na zjavne existujúce problémy a záludnosti štúdia umelej inteligencie. Je možné, že spomenuté fakty sa týkajú aj iných blokov, prípadne, že plynú z všeobecnejších problémov ako sú spomenuté.

Rady a odporúčania pre adeptov na štúdium UI

V tejto časti by sme chceli zhrnúť niekoľko dobrých rád, ktoré sú určené tím, ktorí práve začínajú študovať špecializáciu UI, teda hlavne tretiakom. Budú sa týkať špeciálne tých, ktorí uvažujú, že v budúcnosti budú robiť svoju diplomovú prácu v tejto špecializácii, pretože pre nich je organizácia štúdia ich hlavného smeru najdôležitejšia.

Diplomová práca

Vzhľadom na to, že diplomová práca je cieľom magisterského štúdia na FMFI UK, vidí sa nám dobré aby celé štúdium bolo zacielené na túto udalosť. Túto vec si však množstvo študentov v treťom ročníku ešte neuvedomuje a tak ich študijný plán, ktorý si vytvoria pri zápise často nezohľadňuje ich budúce potreby.

Rozdelenie predmetov UI

V tejto časti uvedieme predmety umelej inteligencie v náväznosti, v ktorej od seba závisia a ako za sebou nasledujú. Výsledkom bude graf predmetov, ktorý je dobré si prezrieť pred zápisom niektorých predmetov.

V ďalšej časti sa pokúsime rozdeliť predmety UI do skupín podľa hlavných prúdov v UI a podľa témy ich výskumu. Nebudeme uvádzať všetky predmety a zaraďovať ich do skupín, pretože niekedy to snáď ani nieje celkom možné. Predmety uvedené v skupinách sú jadrové predmety zaoberajúce sa problematikami v centre pozornosti danej oblasti. Ostatné predmety môžu byť z hľadiska rozdelenia do skupín považované za doplnkové.

Predmety vieme rozdeliť do skupín podľa príslušnosti k zameraniu v umelej inteligencii:

1. Symbolová umelá inteligencia

· Reprezentácia znalostí a inferencia

· Expertné systémy 1, 2

· Výpočtová lingvistika

· Metódy riešenia problémov v umelej inteligencii

· Programovanie v PROLOGu

2. Subsymbolová umelá inteligencia

· Neurónové siete

· Neuropočítanie

· Multiagentové systémy

· Evolučné algoritmy

Tiež ich vieme rozdeliť na skupiny podľa ich témy výskumu:

1. Lingvisticky orientovaný smer

· Výpočtová lingvistika

· Jazykoveda

· Rozpoznávanie reči

· (Jazykové zdroje)

2. Neurovedy

· Neuropočítanie

· Neurónové siete

· Evolučné algoritmy

3. Kognitivisticky orientovaný smer

· Kognitívna veda

· Základy kognitívnej psychológie

Riešenia

Počas štúdia UI sa väčšina študentov vyprofiluje na 'fanúšikov' jedného z hlavných smerov v UI, teda buď sa im pozdáva symbolový, alebo subsymbolový prístup k riešeniu úloh UI. Preto sa nám vidí dôležité aby si študent UI urobil čo najskôr jasno v tom, ktorý z týchto smerov je mu bližší. Určite nieje na škodu snažiť sa čo najskôr absolvovať povinné predmety týchto dvoch smerov. Zo symbolového smeru to sú Reprezentácia znalostí a inferencia a Expertné systémy 1. Zo subsymbolového smeru je to len predmet Neurónové siete, no mohli by sme tento zoznam rozšíriť i na Evolučné algoritmy, prípadne Multiagentové systémy.

Po absolvovaní týchto predmetov a predmetu Úvod do umelej inteligencie by študent mal mať dostatočný rozhľad v oblasti UI na to aby si aspoň približne vedel vybrať tému, či oblasť diplomovej práce.

Rada 1: Pred zápisom si rozmyslite, či je dostatočne pravdepodobné, že UI bude oblasť v ktorej budete robiť svoju diplomovú prácu. Ak áno, potom je dobré čítať aj ostatné rady. Ak nie, smelo môžete nasledujúce rady ignorovať a zariadiť sa podľa seba. (pozn. V minulosti sa ukázalo, že väčšina študentov, ktorí študujú špecialnizáciu UI, nakoniec aj robí svoju diplomovú prácu v tejto oblasti.)

Rada 2: Ak už máte vyhliadnutú oblasť UI v ktorej pravdepodobne budete chcieť robiť svoju diplomovú prácu, ste asi už dostatočne zbehlí v oblasti UI a viete si upraviť študijný plán podľa svojich potrieb. Ak však máte akékoľvek malé pochybnosti, je dobré radšej zvoliť opatrný prístup. Prílišné sebavedomie sa môže vypomstiť.

Rada 3: Ak sa na vás nevzťahuje rada č. 2, snažte sa čo najskôr (podľa možnosti ešte v treťom ročníku) absolvovať jadrové predmety symbolového a subsymbolového smeru UI (alebo čo najviac z nich) aby ste zistili, ktorý z nich bude pravdepodobne ten, v ktorom budete robiť diplomovú prácu.

Rada 4: Zdá sa nám dobré porozmýšľat, či nieje vhodné študovať najskôr blok z ktorého budete robiť diplomovú prácu pred tým druhým, aby ste mali viac času na výber témy diplomovej práce.

Rada 5: Po absolvovaní vyššie spomenutých povinných predmetov by ste si už mali vedieť dostatočne dobre vybrať okruh tém použiteľných pre diplomovú prácu. Teraz Vám už nezostáva nič iné, len snažiť sa nasať čo najviac vedomostí v oblasti vášho záujmu.

Rada nakoniec: Ako poslednú radu, uvádzame akési zhrnutie celých týchto poznámok. Myslite na výber témy diplomovej práce čím skôr a myslite na to, že od toho ako dobre si zorganizujete štúdium v treťom ročníku, závisí čas kedy si vyberiete tému diplomovej práce. Čím neskôr, tým horšie. (oficiálny termín je koniec tretieho ročníka, no neraz sme boli svedkami zmeny témy v zimnom semestri piateho ročníka)

Rada úplne nakoniec: Nemyslite si, že Vás sa vyššie uvedené problémy netýkajú!!! Ani prečítanie týchto poznámok Vám nezaručí, že nebudete mať s výberom témy diplomovej práce problémy.

Záver

Tento papier vyjadruje názor autora podporený skúsenosťami z vlastného štúdia a preto ho nieje možné chápať ako oficiálny návod. Mal iba upozorniť na existujúce problémy a navrhnúť riešenia. Všetky komentáre a návrhy sú vítané.

Pre prípadné otázky a nejasnosti, prosím kontaktujte jedného z vyšsie uvedených ľudí.

Posledná modifikácia – 08.12.2003, 17:00 - PNO