МИНОБРНАУКИ РОССИИ
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
«Алтайский государственный университет»

Анализ причинности и байесовские сети доверия в задачах устойчивого развития территорий

рабочая программа дисциплины
Закреплена за кафедройКафедра теоретической кибернетики и прикладной математики
Направление подготовки09.04.03. Прикладная информатика
ПрофильЦифровые технологии анализа данных для устойчивого развития регионов Северной и Центральной Азии
Форма обученияОчная
Общая трудоемкость3 ЗЕТ
Учебный план09_04_03_Прикладная информатика_ЦТАД_ЦА-2022
Часов по учебному плану 108
в том числе:
аудиторные занятия 32
самостоятельная работа 76
Виды контроля по семестрам
зачеты: 3

Распределение часов по семестрам

Курс (семестр) 2 (3) Итого
Недель 16
Вид занятий УПРПДУПРПД
Лекции 10 10 10 10
Лабораторные 22 22 22 22
Сам. работа 76 76 76 76
Итого 108 108 108 108

Программу составил(и):
к.т.н., доцент, Понькина Е.В.

Рецензент(ы):
к.ф.-м.н., доцент, Пономарев И.В.

Рабочая программа дисциплины
Анализ причинности и байесовские сети доверия в задачах устойчивого развития территорий

разработана в соответствии с ФГОС:
Федеральный государственный образовательный стандарт высшего образования - магистратура по направлению подготовки 09.04.03 Прикладная информатика (приказ Минобрнауки России от 19.09.2017 г. № 916)

составлена на основании учебного плана:
09.04.03 Прикладная информатика
утвержденного учёным советом вуза от 27.04.2021 протокол № 6.

Рабочая программа одобрена на заседании кафедры
Кафедра теоретической кибернетики и прикладной математики

Протокол от 29.06.2022 г. № 11
Срок действия программы: 2022-2024 уч. г.

Заведующий кафедрой
к.т.н., доцент Понькина Е.В.


Визирование РПД для исполнения в очередном учебном году

Рабочая программа пересмотрена, обсуждена и одобрена для
исполнения в 2023-2024 учебном году на заседании кафедры

Кафедра теоретической кибернетики и прикладной математики

Протокол от 29.06.2022 г. № 11
Заведующий кафедрой к.т.н., доцент Понькина Е.В.


1. Цели освоения дисциплины

1.1.Приобретение слушателями базовых знаний и навыков в области выявления и анализа причинно-следственных связей, оценки причинных эффектов, разработки сетевых моделей, а также применения методов интеллектульаного анализа данных для исследования проблем устойчивого развития территорий регионов Северной и Центральной Азии.

2. Место дисциплины в структуре ООП

Цикл (раздел) ООП: Б1.О.03

3. Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины

ОПК-1 Способен самостоятельно приобретать, развивать и применять математические, естественнонаучные, социально-экономические и профессиональные знания для решения нестандартных задач, в том числе в новой или незнакомой среде и в междисциплинарном контексте;
ПК-1 Способен использовать и разрабатывать методы, модели, алгоритмы и цифровые технологии, а также различные инструментальные средства сбора, анализа и обработки данных различной природы для решения прикладных задач устойчивого развития территорий
В результате освоения дисциплины обучающийся должен
3.1.Знать:
3.1.1.основные понятия предметной области, методические подходы к оценке причинных эффектов, основные функции программных сред, используемых для решения задач предметной области, общий алгоритм проведения аналитического исследования.
3.2.Уметь:
3.2.1.применять методы и информационные технологии для количественной оценки причинных эффектов, формировать базу исходных данных и организовывать работу по оценке причинности, интерпретировать полученные результаты, оценивать их точность.
3.3.Иметь навыки и (или) опыт деятельности (владеть):
3.3.1.методами решения основых задач оценки причинности, программными средами в рамках решения прикладных задач дисциплины, алгоритмами решения базовых (типовых) задач, разработки компонентов цифровых технологий для обработки данных различной природы для решения прикладных задач устойчивого развития территорий.

4. Структура и содержание дисциплины

Код занятия Наименование разделов и тем Вид занятия Семестр Часов Компетенции Литература
Раздел 1. Оценка причинных эффектов в рамках экспериментальных исследований (experimental studies).
1.1. Концепции изучения причинности. Теория потенциального исхода Рубина-Неймана. Предположение SUTVA. Экспериментальные исследования. Рандомизированный эксперимент и методы оценки причинных эффектов. Статистические критерии (тесты Стьюдента, Манна-Уитни, Краскела-Уоллиса, Хи-квадрат тест). Применение регрессионных моделей для оценки причинности (линейная и логистическая регрессии), оценки среднего причинного эффекта и эффекта по среднему. Лекции 3 2 ПК-1, ОПК-1 Л2.1, Л2.2, Л3.2, Л3.1, Л1.2, Л1.1, Л3.3
1.2. Рандомизированные выборки и способы их формирования. Оценка причинных эффектов на основе статистических тестов и логистической регрессии. Работа в R. Лабораторные 3 6 ПК-1, ОПК-1 Л2.1, Л2.2, Л3.2, Л3.1, Л1.2, Л1.1, Л3.3
1.3. Чтение литературы по теме. Выполнение типовых расчетных заданий. Сам. работа 3 20 ПК-1, ОПК-1 Л2.1, Л2.2, Л3.2, Л3.1, Л1.2, Л1.1, Л3.3
Раздел 2. Оценка причинных эффектов с учетом структурных особенностей системы в рамках экспериментальных исследований (experimental studies).
2.1. Структурные уравнения регрессии. Оценка причинных эффектов в структуре. Байесовские сети доверия и анализ причинности. Сценарный анализ. Методы обучения структуры сети и таблиц условных вероятностей. Лекции 3 4 ПК-1, ОПК-1 Л2.1, Л2.2, Л3.2, Л3.1, Л1.2, Л1.1, Л3.3
2.2. Оценка причинных эффектов на основе структурной модели регрессии и байесовской сети доверия. Работа в R. Лабораторные 3 8 ПК-1, ОПК-1 Л2.1, Л2.2, Л3.2, Л3.1, Л1.2, Л1.1, Л3.3
2.3. Чтение литературы по теме. Выполнение типовых расчетных заданий. Сам. работа 3 20 ПК-1, ОПК-1 Л2.1, Л2.2, Л3.2, Л3.1, Л1.2, Л1.1, Л3.3
Раздел 3. Эколого-экономический анализ внедрения инновационных технологий в производство.
3.1. Обзервационные исследования. Метод псевдорандомизации. Propensity Score Matching. Методы поиска соотвествий, метрики соотвествия. Метод ближайших соседей и Full matching. Лекции 3 4 ПК-1, ОПК-1 Л2.1, Л2.2, Л3.2, Л3.1, Л1.2, Л1.1, Л3.3
3.2. Propensity Score Matching. Анализ эффективности методов поиска соотвествий. Лабораторные 3 8 ПК-1, ОПК-1 Л2.1, Л2.2, Л3.2, Л3.1, Л1.2, Л1.1, Л3.3
3.3. Чтение литературы по теме. Выполнение типовых расчетных заданий. Сам. работа 3 36 ПК-1, ОПК-1 Л2.1, Л2.2, Л3.2, Л3.1, Л1.2, Л1.1, Л3.3

5. Фонд оценочных средств

5.1. Контрольные вопросы и задания для проведения текущего контроля и промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины
См. приложение.
5.2. Темы письменных работ для проведения текущего контроля (эссе, рефераты, курсовые работы и др.)
Не предусмотрено.
5.3. Фонд оценочных средств для проведения промежуточной аттестации
См. приложение.
Приложения

6. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины

6.1. Рекомендуемая литература
6.1.1. Основная литература
Авторы Заглавие Издательство, год Эл. адрес
Л1.1 Храмов В. В., Гвоздев Д. С. Интеллектуальные информационные системы: интеллектуальный анализ данных: учебное пособие Ростовский государственный университет путей сообщения (Ростов-на-Дону), 2012 elibrary.ru
Л1.2 Мхитарян В.С. - Отв. ред. Анализ данных: Учебник для академического бакалавриата М.:Издательство Юрайт, 2018 urait.ru
6.1.2. Дополнительная литература
Авторы Заглавие Издательство, год Эл. адрес
Л2.1 Орлов А.И. Прикладная статистика: М.: Экзамен, 2009 biblioclub.ru
Л2.2 Крутиков В. Н., Мешечкин В. В. Анализ данных: учебное пособие Кемеровский государственный университет, 2014 // ЭБС "Университетская библиотека online" biblioclub.ru
6.1.3. Дополнительные источники
Авторы Заглавие Издательство, год Эл. адрес
Л3.1 АлтГУ Статистический анализ данных: учеб.-метод. пособие Изд-во АлтГУ, 2018 elibrary.asu.ru
Л3.2 Уэс Маккинли Python и анализ данных: Издательство "ДМК Пресс", 2015 e.lanbook.com
Л3.3 А. Б. Шипунов, Е. М. Балдин Анализ данных с R: , sociology.knu.ua
6.2. Перечень ресурсов информационно-телекоммуникационной сети "Интернет"
Название Эл. адрес
Э1 Единый образовательный портал АлтГУ portal.edu.asu.ru
Э2 Издательство МЦНО (свободно-распространяемые книги). www.mccme.ru
Э3 Электронная библиотечная система издательства "Юрайт". biblio-online.ru
Э4 Научная электронная библиотека "Elibrary". elibrary.ru
Э5 Электронная библиотечная система "Лань" . e.lanbook.com
6.3. Перечень программного обеспечения
Microsoft Office, Microsoft Windows, Google Colaboratory, R, 7-zip, Acrobat Reader.Microsoft Office 2010 (Office 2010 Professional, № 4065231 от 08.12.2010), (бессрочно);
Microsoft Windows 7 (Windows 7 Professional, № 61834699 от 22.04.2013), (бессрочно);
Chrome (http://www.chromium.org/chromium-os/licenses), (бессрочно); 7-Zip (http://www.7-zip.org/license.txt), (бессрочно);
AcrobatReader (http://wwwimages.adobe.com/content/dam/Adobe/en/legal/servicetou/Acrobat_com_Additional_TOU-en_US-20140618_1200.pdf), (бессрочно);
ASTRA LINUX SPECIAL EDITION (https://astralinux.ru/products/astra-linux-special-edition/), (бессрочно);
LibreOffice (https://ru.libreoffice.org/), (бессрочно);
Веб-браузер Chromium (https://www.chromium.org/Home/), (бессрочно);
Антивирус Касперский (https://www.kaspersky.ru/), (до 23 июня 2024);
Архиватор Ark (https://apps.kde.org/ark/), (бессрочно);
Okular (https://okular.kde.org/ru/download/), (бессрочно);
Редактор изображений Gimp (https://www.gimp.org/), (бессрочно)
6.4. Перечень информационных справочных систем
Сайт библиотеки АлтГУ: www.lib.asu.ru;
Электронно-библиотечная система издательства "Лань": www.e.lanbook.com;
Электронно-библиотечная система "Университетская библиотека online": www.biblioclub.ru;
Свободная энциклопедия "Википедия": http://ru.wikipedia.org;
Единый образовательный портал http://portal.edu.asu.ru
Электронная база данных ZBMATH: https://zbmath.org/

7. Материально-техническое обеспечение дисциплины

Аудитория Назначение Оборудование
106Л помещение для хранения и профилактического обслуживания учебного оборудования Стеллажи – 3 шт. осциллограф, паяльная станция, источник тока, переносные ноутбуки
320Л медиатека, читальный зал – помещение для самостоятельной работы Учебная мебель на 15 посадочных мест; персональные компьютеры с выходом в информационно-телекоммуникационную сеть Интернет и электронную информационно-образовательную среду;
408Л лаборатория математического моделирования - учебная аудитория для проведения занятий семинарского типа (лабораторных и(или) практических); проведения групповых и индивидуальных консультаций, текущего контроля и промежуточной аттестации Учебная мебель на 15 посадочных мест; рабочее место преподавателя; доска меловая 1 шт.; компьютер Depo - 10 шт., 5 шт. с мониторами LG и 5 шт. с мониторами Philips; мультимедиа-проектор Sony - 1 шт.; МФУ Canon - 1 шт.; стационарный экран: марка Digis Optima C - 1 шт.
Учебная аудитория для проведения занятий лекционного типа, занятий семинарского типа (лабораторных и(или) практических), групповых и индивидуальных консультаций, текущего контроля и промежуточной аттестации, курсового проектирования (выполнения курсовых работ), проведения практик Стандартное оборудование (учебная мебель для обучающихся, рабочее место преподавателя, доска)

8. Методические указания для обучающихся по освоению дисциплины

1. Для успешного освоения содержания дисциплины необходимо посещать лекции, принимать активное участие в работе на семинаре, практическом занятии, а также выполнять задания, предлагаемые преподавателем для самостоятельного выполнения.

2. Лекция.
-На лекцию приходите не опаздывая, так как это неэтично.
- На лекционных занятиях необходимо конспектировать изучаемый материал.
- Для систематизации лекционного материала, который будет полезен при подготовке к итоговому контролю знаний, записывайте на каждой лекции тему, вопросы для изучения, рекомендуемую литературу.
- В каждом вопросе выделяйте главное, обязательно запишите ключевые моменты (определение, факты, законы, правила и т.д.), подчеркните их.
- Если по содержанию материала возникают вопросы, не нужно выкрикивать, запишите их и задайте по окончании лекции или на семинарском занятии.
- Перед следующей лекцией обязательно прочитайте предыдущую, чтобы актуализировать знания и осознанно приступить к освоению нового содержания.

3. Практическое (лабораторное) занятие
– это форма работы, где студенты максимально активно участвуют в освоении теории и методов.
- Для подготовки к семинару необходимо просмотреть лекционный конспект, отметить наиболее непонятные моменты, прочитать литературу рекомендуемую преподавателем.
- При использовании литературы важно запомнить, что любой источник должен нести достоверную информацию, особенно это относится к Internet-ресурсам. При использовании Internet - ресурсов в процессе подготовки не нужно их автоматически «скачивать», они должны быть проанализированы. Не нужно «скачивать» готовые рефераты, так как их однообразие преподаватель сразу выявляет, кроме того, они могут быть сомнительного качества.
- В процессе изучения темы анализируйте несколько источников. Используйте периодическую печать - специальные журналы.
- Полезным будет работа с электронными учебниками и учебными пособиями в Internet-библиотеках. Зарегистрируйтесь в них: университетская библиотека Онлайн (http://www.biblioclub.ru/) и электронно-библиотечная система «Лань» (http://e.lanbook.com/).
- В процессе подготовки и построения ответов при защите результатов типовых расчетных заданий не просто пересказывайте конспект лекции, содержание презентации или задания, но и проявите больше красноречия, используйте дополнительные сведения об изучаемом объекте, чтобы украсить ваше выступление.
- При возникновении трудностей в процессе подготовки взаимодействуйте с преподавателем, консультируйтесь по самостоятельному изучению темы.

4. Самостоятельная работа.
- При изучении дисциплины не все вопросы рассматриваются на лекциях и практических занятиях, часть вопросов рекомендуется преподавателем для самостоятельного изучения.
- Поиск ответов на вопросы и выполнение заданий для самостоятельной работы позволит вам расширить и углубить свои знания по курсу, применить теоретические знания в решении задач практического содержания, закрепить изученное ранее.
- Эти задания следует выполнять не «наскоком», а постепенно, планомерно, следуя порядку изучения тем курса.
- При возникновении вопросов обратитесь к преподавателю в день консультаций на кафедру.
- Выполнив их, проанализируйте качество их выполнения. Это поможет вам развивать умения самоконтроля и оценочные компетенции.

5. Итоговый контроль. 

- Для подготовки к зачету/экзамену возьмите перечень примерных вопросов у методиста кафедры.
- В списке вопросов выделите те, которые были рассмотрены на лекции, практических занятиях. Обратитесь к своим записям, выделите существенное. Для более детального изучения изучите рекомендуемую литературу.
- Если в списке вопросов есть те, которые не рассматривались на лекции, семинарском занятии, изучите их самостоятельно. Если есть сомнения, задайте вопросы на консультации перед экзаменом.
- Продумайте свой ответ на экзамене, его логику. Помните, что ваш ответ украсит ссылка на источник литературы, иллюстрация практики применения теоретического знания.