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-2023
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 26.06.2023 протокол № 4.

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 Электронная библиотечная система "Лань" . e.lanbook.com
Э2 Научная электронная библиотека "Elibrary". elibrary.ru
Э3 Электронная библиотечная система издательства "Юрайт". biblio-online.ru
Э4 Издательство МЦНО (свободно-распространяемые книги). www.mccme.ru
Э5 Единый образовательный портал АлтГУ portal.edu.asu.ru
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
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)
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.
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;
106Л помещение для хранения и профилактического обслуживания учебного оборудования Стеллажи – 3 шт. осциллограф, паяльная станция, источник тока, переносные ноутбуки

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.