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1 Universidad Nacional Abierta y a Distancia Vicerrectoría Académica y de Investigación Curso: Autómatas y lenguajes formales Código: 301405 Guía de actividades y rúbrica de evaluación – Tarea 4 Construcción de Máquinas de Turing 1. Descripción de la actividad Tipo de actividad: En grupo colaborativo Momento de la evaluación: Intermedio Puntaje máximo de la actividad: 115 puntos La actividad inicia el: domingo, 30 de octubre de 2022 La actividad finaliza el: domingo, 27 de noviembre de 2022 Con esta actividad se espera conseguir los siguientes resultados de aprendizaje: Establecer los requisitos y funcionamiento de las máquinas de Turing para dar solución a problemas computacionales en contextos reales. La actividad consiste en: • Consultar los contenidos temáticos de la Unidad 3: Lenguajes estructurados por frases ubicados en el entorno de aprendizaje Unidad 3. • Responder en el foro de discusión de forma oportuna y adecuada a los ejercicios propuestos, de acuerdo con su selección, según lineamientos de la guía de actividades propuesta. A continuación, se encuentra el seguimiento de instrucciones resumidas en 6 pasos. Los pasos 1, 2, 3 y 4 se desarrollan de forma individual y los pasos 5 y 6, se desarrollan de manera colaborativa entre los 5 integrantes del grupo. A continuación, se presenta la descripción de cada paso. Pasos de la estrategia de aprendizaje a desarrollar 2 Paso 1. Revisión de los contenidos de la Unidad 3. El estudiante debe ingresar al entorno de aprendizaje Unidad 3 y revisar las referencias requeridas para la Unidad. Paso 2. Elección en el foro de ejercicios a desarrollar individualmente. Los ejercicios se seleccionan según la siguiente tabla: Tabla de selección de ejercicios Máquina de Turing Ejercicio a. Ejercicio b. Ejercicio c. Ejercicio d. Ejercicio e. Cada estudiante debe seleccionar el rol a desarrollar y un ejercicio a, b, c, d o e, a desarrollar. Posteriormente debe copiar y pegar la tabla siguiente en el foro de la Tarea 4, anotando el nombre y el rol a desempeñar en el trabajo. Tabla de elección de ejercicios: Nombre del estudiante Rol a desarrollar Grupo de ejercicios a desarrollar paso 1. Datos Estudiante 1 Revisor El estudiante desarrolla el ejercicio a. Datos Estudiante 2 Evaluador El estudiante desarrolla el ejercicio b. Datos Estudiante 3 Entrega El estudiante desarrolla el ejercicio c. Datos Estudiante 4 Alerta El estudiante desarrolla el ejercicio d. Datos Estudiante 5 Compilador El estudiante desarrolla el ejercicio e. Paso 3 – Presentación en el foro de los aportes parte individual. El estudiante procede con el desarrollo de los ejercicios seleccionados y presenta los aportes en el Foro para el paso 3. Solo se deben presentar los aportes de ejercicios seleccionados en la tabla de elección de ejercicios. Si un estudiante elige el ejercicio a, solo debe presentar ese ejercicio para la parte individual y para la parte grupal debe presentar mínimo dos aportes a la solución del ejercicio planteado. 3 Se deben entregan los aportes durante el tiempo estipulado para esta actividad en el foro de la Tarea 4. Cada aporte debe ser de autoría del estudiante. Nota: En la carpeta Guía de actividades y rúbrica de evaluación - Unidad 1 - Tarea 2 - Diseño de Autómatas. Se encuentra el Instructivo 1 - Guía para el uso de recursos educativos - Simuladores VAS y JFlap.pdf, en donde encuentra los requerimientos para la ejecución de los simuladores Paso 4 – Compilación trabajo Individual. Cada estudiante debe entregar en el foro el desarrollo de sus ejercicios en un documento Pdf con los siguientes elementos: • Portada. • Desarrollo de los ejercicios • Referencias Bibliográficas en normas APA. • El nombre del archivo debe ser 301405_(cédula). Paso 5 – Presentación de aportes a la solución del ejercicio planteado a desarrollar de manera grupal. A partir del ejercicio propuesto el grupo debe realizar los aportes respectivos en el foro colaborativo con el fin de reconocer las características del mismo y deberá buscar el método de solución más apropiada para ser presentada como trabajo colaborativo. (todos los estudiantes deben presentar dos aportes para este paso). Paso 6 – Compilación trabajo final. En el transcurso de la última semana del trabajo colaborativo, los estudiantes del grupo compilan los ejercicios en un documento Pdf con los siguientes elementos: • Portada. • Desarrollo del ejercicio • Referencias Bibliográficas en normas APA. El estudiante que tiene el rol de entrega del grupo lo debe entregar en el Entorno de Evaluación en formato pdf y el nombre del archivo debe ser 301405_ (número del grupo). El estudiante que entrega el trabajo grupal debe hacer un archivo .zip donde estará su entrega individual y la grupal, el nombre del archivo debe ser 301405_Final (número del grupo) EJERCICIOS PARA DESARROLLAR A continuación, se definen los ejercicios a desarrollar: 4 Ejercicios 1: Maquinas de Turing Con el ejercicio seleccionado debe diligenciar la siguiente tabla: EJERCICIO A TRABAJAR Registre aquí el Ejercicio a trabajar. Por favor agregue la imagen Caracterización de la máquina de turing En este espacio se realiza: - Que es una máquina de Turing - Mediante la definición formal explicar las características de la máquina de Turing, mediante la séptupla - Realizar la tabla de transición - Realizar un cuadro donde explique las diferencias y similitudes de las máquinas reconocedoras y 1. Ejercicio 1 2. Ejercicio 2 3. Ejercicio 3 4. Ejercicio 4 5. Ejercicio 5 5 Transductoras cada una con su respectivo ejemplo. - Citar dos referencias bibliográficas de material en ingles que haya consultado Procedimiento de paso a paso del recorrido de una cadena Realice de manera detallada y grafica el procedimiento paso a paso del recorrido de una cadena (La cadena la selecciona el estudiante, debe contener como mínimo 10 caracteres) en la máquina de turing. Describir cómo funciona el almacenamiento mediante el uso de las cintas, etc. - Paso 1… - Paso 2… - Paso 3… Ejemplo 1: Gráfico Realizar la representación utilizando flechas, conexiones, diagramas que permitan ver el funcionamiento de la máquina de Turing transición por transicion Para una transición: δ(q,X)=(p,Y,D) - Paso 1: Estando en el estado q, la cabeza de la MT señala al símbolo de cinta X, - Paso 2: Entonces la MT escribe el símbolo de cinta Y en la casilla actual (cambia X por Y) y mueve la cabeza una casilla hacia D (D puede ser derecha, R; o izquierda, L) y pasa al estado p. 6 - Paso 3: La cinta de la MT está formada por infinitas casillas. Inicialmente, la palabra de entrada (una concatenación de símbolos del alfabeto) se encuentra escrita en casillas consecutivas de la cinta y la cabeza señala al primer símbolo de la palabra. Todas las otras casillas (hacia la izquierda y la derecha) contienen el símbolo en blanco. Ejemplo 2: Gráfico Realizar la representación utilizando flechas, conexiones, diagramas que permitan ver el funcionamiento de la máquina de Turing transición por transición - Paso 1: Inicialmente, la cabeza señala el primer 0. Lo cambia por X y se desplaza a la derecha en busca del primer 1 para cambiarlo por Y: δ(q0,0)=(q1,X,R) δ(q1,0)=(q1,0,R) - Paso 2: Es decir, mientras haya 0's, se mantiene en el estado q1. δ(q1,1)=(q2,Y,L) - Paso 3: Ha encontrado el primer 1. Lo cambia por Y y pasa al estado q2 moviéndose a la izquierda. En este estado, la MT se mueve hacia la izquierda en busca de X saltando las casillas con 0's: δ(q2,0)=(q2,0,L) 7 - Paso 4: Cuando encuentra la X, se muevehacia la derecha esperando encontrar un 0 para cambiarlo por X, por lo que pasa al estado q0: δ(q2,X)=(q0,X,R) - Paso 5: Una vez cambiado dicho 0 por X, está en el estado q1. Ahora tiene que buscar el siguiente 1 y cambiarlo por Y, pero se encuentra con Y antes de llegar, por lo que tiene que saltar esta casilla: δ(q1,Y)=(q3,Y,R) - Paso 6: En el estado q3 sigue saltando las casillas con Y hasta llegar al 1: δ(q3,Y)=(q3,Y,R) δ(q3,1)=(q2,Y,L) - Paso 7: Pasa al estado q2 una vez ha cambiado el 1 por la Y. En este estado, la MT se mueve a la izquierda hasta encontrar una X. Una vez la encuentra, se mueve una casilla a la derecha. Si hay un 0, tendrá que empezar el proceso anterior (buscar 1, cambiarlo por Y y volver a buscar la X, con lo que estaremos de nuevo en este punto). Si ya no quedan 0's, habrá una Y y, por tanto, se han cambiado n 0's por n X 's y n 1's por n Y 's. Entonces se mueve a la izquierda: δ(q2,Y)=(q2,Y,L) - Paso 8: Se encuentra con una X y pasa al estado q0. En este estado se busca un 0 para cambiarlo por X, pero suponemos que ya no quedan. Entonces la cabeza debe moverse a la derecha para comprobar que tampoco quedan más 1's: δ(q0,Y)=(q0,Y,R) 8 - Paso 9: Cuando encuentra el primer símbolo en blanco, la MT finaliza: δ(q0,B)=(q4,B,R) - Paso 10: En el caso de que haya más 0's que 1's, llegará un momento en el que ya no queden 1's (los habrá cambiado por Y ). La MT se quedará permanentemente en el estado q1 . Practicar y verificar lo aprendido Apoyándose en el simulador JFLAP (Anexo 1 - JFLAP) o VAS (Anexo 2- VAS) ejecutar y validar por lo menos cinco cadenas válidas y 5 cadenas rechazadas por la máquina. En este espacio adjunta la imagen. Ejercicios Grupal 1: Creación de Máquina de Turing Transductora que cambie el alfabeto a por n El grupo deberá crear una Máquina de Turing Transductora y diligenciar la tabla: EJERCICIO A TRABAJAR Registre aquí el Ejercicio a trabajar. Por favor agregue la imagen Caracterización de la máquina de turing En este espacio se realiza: - Mediante la definición formal explicar las características de la máquina de Turing, mediante la séptupla - Realizar la tabla de transición - Realizar un cuadro donde explique las diferencias y similitudes de las máquinas reconocedoras y Transductoras cada una con su respectivo ejemplo. Procedimiento de paso a paso del recorrido de una cadena Realice de manera detallada y grafica el procedimiento paso a paso del recorrido de una cadena (La cadena la selecciona el estudiante, debe contener como mínimo 10 caracteres) en la máquina de turing. Describir cómo funciona el almacenamiento mediante el uso de las cintas, etc. 9 - Paso 1… - Paso 2… - Paso 3… Ejemplo 1: Gráfico Realizar la representación utilizando flechas, conexiones, diagramas que permitan ver el funcionamiento de la máquina de Turing transición por transicion Para una transición: δ(q,X)=(p,Y,D) - Paso 1: Estando en el estado q, la cabeza de la MT señala al símbolo de cinta X, - Paso 2: Entonces la MT escribe el símbolo de cinta Y en la casilla actual (cambia X por Y) y mueve la cabeza una casilla hacia D (D puede ser derecha, R; o izquierda, L) y pasa al estado p. - Paso 3: La cinta de la MT está formada por infinitas casillas. Inicialmente, la palabra de entrada (una concatenación de símbolos del alfabeto) se encuentra escrita en casillas consecutivas de la cinta y la cabeza señala al primer símbolo de la palabra. Todas las otras casillas (hacia la izquierda y la derecha) contienen el símbolo en blanco. Ejemplo 2: 10 Gráfico Realizar la representación utilizando flechas, conexiones, diagramas que permitan ver el funcionamiento de la máquina de Turing transición por transición - Paso 1: Inicialmente, la cabeza señala el primer 0. Lo cambia por X y se desplaza a la derecha en busca del primer 1 para cambiarlo por Y: δ(q0,0)=(q1,X,R) δ(q1,0)=(q1,0,R) - Paso 2: Es decir, mientras haya 0's, se mantiene en el estado q1. δ(q1,1)=(q2,Y,L) - Paso 3: Ha encontrado el primer 1. Lo cambia por Y y pasa al estado q2 moviéndose a la izquierda. En este estado, la MT se mueve hacia la izquierda en busca de X saltando las casillas con 0's: δ(q2,0)=(q2,0,L) - Paso 4: Cuando encuentra la X, se mueve hacia la derecha esperando encontrar un 0 para cambiarlo por X, por lo que pasa al estado q0: δ(q2,X)=(q0,X,R) - Paso 5: Una vez cambiado dicho 0 por X, está en el estado q1. Ahora tiene que buscar el siguiente 1 y cambiarlo por Y, pero se encuentra con Y antes de llegar, por lo que tiene que saltar esta casilla: 11 δ(q1,Y)=(q3,Y,R) - Paso 6: En el estado q3 sigue saltando las casillas con Y hasta llegar al 1: δ(q3,Y)=(q3,Y,R) δ(q3,1)=(q2,Y,L) - Paso 7: Pasa al estado q2 una vez ha cambiado el 1 por la Y. En este estado, la MT se mueve a la izquierda hasta encontrar una X. Una vez la encuentra, se mueve una casilla a la derecha. Si hay un 0, tendrá que empezar el proceso anterior (buscar 1, cambiarlo por Y y volver a buscar la X, con lo que estaremos de nuevo en este punto). Si ya no quedan 0's, habrá una Y y, por tanto, se han cambiado n 0's por n X 's y n 1's por n Y 's. Entonces se mueve a la izquierda: δ(q2,Y)=(q2,Y,L) - Paso 8: Se encuentra con una X y pasa al estado q0. En este estado se busca un 0 para cambiarlo por X, pero suponemos que ya no quedan. Entonces la cabeza debe moverse a la derecha para comprobar que tampoco quedan más 1's: δ(q0,Y)=(q0,Y,R) - Paso 9: Cuando encuentra el primer símbolo en blanco, la MT finaliza: δ(q0,B)=(q4,B,R) - Paso 10: En el caso de que haya más 0's que 1's, llegará un momento en el que ya no queden 1's (los habrá cambiado por Y ). La MT se quedará permanentemente en el estado q1 . Practicar y verificar lo aprendido Apoyándose en el simulador JFLAP (Anexo 1 - JFLAP) o VAS (Anexo 2- VAS) ejecutar y validar por lo menos 12 cinco cadenas válidas y 5 cadenas rechazadas por la máquina. En este espacio adjunta la imagen. Ejercicio Grupal 2: Código convolucional Desarrolle el siguiente ejercicio: Asuma que hubo error en el dato recibido en el par de bits codificados 2, 5 y 8 con distancia de haming. Teniendo en cuenta que el dato de entrada es: 10001101 1. Realice el diagrama de árbol. (Complete la tabla) 2. Realice el diagrama de estados para ese dato de entrada. 3. Identifique en el diagrama de Trellis la ruta correcta (identificando salidas codificadas). 4. Realice el diagrama de Viterbi corrigiendo el dato (ruta correcta). TABLA DE DATOS, ESTADOS Y DATOS CODIFICADOS Para el desarrollo de la actividad tenga en cuenta que: En el entorno de Aprendizaje Unidad 3 debe: Consultar el material bibliográfico de la tercera unidad del curso. Interactuar en el foro para la Tarea 4 presentando los avances de sus ejercicios. En el entorno de Evaluación debe: Entregar el trabajo por parte del estudiante seleccionado con el desarrollo de la actividad según los 13 estudiantes que hayan participado. Evidencias de trabajo independiente: Las evidencias de trabajo independiente para entregar son: Desarrollo de cada uno de los ejercicios seleccionados en la Tabla de selección de ejercicios; los cuales debe entregar en formato Pdf y presentar en el foro habilitado para la Tarea 4 que se encuentra en el Entorno de Aprendizaje. Entregar el trabajo: Cada estudiante debe entregar en el foro el desarrollo de sus ejercicios en un documento Pdf con los siguientes elementos: • Portada. • Desarrollo de los ejercicios • Referencias Bibliográficas en normas APA. • El nombre del archivo debe ser 301405_(cédula). Evidencias de trabajo grupal: Las evidencias de trabajo grupal a entregar son:Presentar en el mismo foro, por lo menos dos aportes significativos a la solución del ejercicio para desarrollo grupal. Desarrollo del ejercicio planteado como ejercicio grupal, Consolidar y entregar el trabajo: Los estudiantes que participen en el foro con aportes deben consolidar el trabajo colaborativo en un documento Pdf con los siguientes elementos: • Portada. • Desarrollo del ejercicio • Referencias Bibliográficas en normas APA. El estudiante que tiene el rol de entrega del grupo lo debe entregar en el Entorno de Evaluación en formato pdf y el nombre del archivo debe ser 301405_ (número del grupo). El estudiante que entrega el trabajo grupal debe hacer un archivo .zip donde estará su entrega individual y la grupal, el nombre del archivo debe ser 301405_Final (número del grupo) 14 2. Lineamientos generales para la elaboración de las evidencias de aprendizaje a entregar. Para evidencias elaboradas en grupo colaborativamente, tenga en cuenta las siguientes orientaciones 1. Todos los integrantes del grupo deben participar con sus aportes en el desarrollo de la actividad. 2. En cada grupo deben elegir un solo integrante que se encargará de entregar el producto solicitado en el entorno que haya señalado el docente. 3. Antes de entregar el producto solicitado deben revisar que cumpla con todos los requerimientos que se señalaron en esta guía de actividades. 4. Solo se deben incluir como autores del producto entregado, a los integrantes del grupo que hayan participado con aportes durante el tiempo destinado para la actividad. Tenga en cuenta que todos los productos escritos individuales o grupales deben cumplir con las normas de ortografía y con las condiciones de presentación que se hayan definido. En cuanto al uso de referencias considere que el producto de esta actividad debe cumplir con las normas APA En cualquier caso, cumpla con las normas de referenciación y evite el plagio académico, para ello puede apoyarse revisando sus productos escritos mediante la herramienta Turnitin que encuentra en el campus virtual. Considere que en el acuerdo 029 del 13 de diciembre de 2013, artículo 99, se considera como faltas que atentan contra el orden académico, entre otras, las siguientes: literal e) “El plagiar, es decir, presentar como de su propia autoría la totalidad o parte de una obra, trabajo, documento o invención realizado por otra persona. Implica también el uso de citas o referencias faltas, o proponer citad donde no haya coincidencia entre ella y la referencia” y liberal f) “El reproducir, o copiar con fines de lucro, materiales educativos o resultados de productos de investigación, que cuentan con derechos intelectuales reservados para la Universidad” 15 Las sanciones académicas a las que se enfrentará el estudiante son las siguientes: a) En los casos de fraude académico demostrado en el trabajo académico o evaluación respectiva, la calificación que se impondrá será de cero puntos sin perjuicio de la sanción disciplinaria correspondiente. b) En los casos relacionados con plagio demostrado en el trabajo académico cualquiera sea su naturaleza, la calificación que se impondrá será de cero puntos, sin perjuicio de la sanción disciplinaria correspondiente. 16 3. Formato de Rúbrica de evaluación Tipo de actividad: Independiente Momento de la evaluación: Intermedio La máxima puntuación posible es de 115 puntos Primer criterio de evaluación: Contenido Procedimiento Construye máquinas de Turing. Desarrolla y explica paso a paso el ejercicio propuesto de la máquina de Turing. Este criterio representa 45 puntos del total de 115 puntos de la actividad. Nivel alto: El estudiante construye máquinas de Turing. Desarrolla y explica paso a paso el ejercicio propuesto de manera completo y correctamente. Si su trabajo se encuentra en este nivel puede obtener entre 38 puntos y 45 puntos Nivel Medio: El estudiante construye máquinas de Turing, pero no desarrolla y explica paso a paso el ejercicio propuesto o desarrolla de manera parcial el ejercicio. Si su trabajo se encuentra en este nivel puede obtener entre 27 puntos y 37 puntos Nivel bajo: El estudiante no construye máquinas de Turing o no desarrolla y explica paso a paso el ejercicio propuesto o el ejercicio está incompleto e incorrecto. Si su trabajo se encuentra en este nivel puede obtener entre 0 puntos y 26 puntos Segundo criterio de evaluación: Contenido Procedimiento Construye máquinas de Turing tranductoras. Desarrolla y explica paso a paso el ejercicio propuesto de la máquina de Turing transductora Este criterio representa 35 puntos del total de 115 puntos de la actividad Nivel alto: El estudiante construye máquinas de Turing transductora. Desarrolla y explica paso a paso el ejercicio propuesto de manera completo y correctamente. Si su trabajo se encuentra en este nivel puede obtener entre 29 puntos y 35 puntos Nivel Medio: El estudiante construye máquinas de Turing transductora, pero no desarrolla y explica paso a paso el ejercicio propuesto o desarrolla de manera parcial el ejercicio. Si su trabajo se encuentra en este nivel puede obtener entre 21 puntos y 28 puntos Nivel bajo: El estudiante no construye máquinas de Turing transductora o no desarrolla y explica paso a paso el ejercicio propuesto o el ejercicio está incompleto e incorrecto. Si su trabajo se encuentra en este nivel puede obtener entre 0 puntos y 20 puntos 17 Tercer criterio de evaluación: Contenido Procedimiento Construye códigos convolucionales de Trellis y Viterbi. Realiza el ejercicio paso a paso del procedimiento. Este criterio representa 35 puntos del total de 115 puntos de la actividad Nivel alto: El estudiante construye códigos convolucionales de Trellis y Viterbi. Realiza el ejercicio paso a paso del procedimiento de manera completa y correctamente. Si su trabajo se encuentra en este nivel puede obtener entre 29 puntos y 35 puntos Nivel Medio: El estudiante construye códigos convolucionales de Trellis y Viterbi. Realiza el ejercicio paso a paso del procedimiento de manera completa y correctamente. Si su trabajo se encuentra en este nivel puede obtener entre 21 puntos y 28 puntos Nivel bajo: El estudiante construye códigos convolucionales de Trellis y Viterbi. Realiza el ejercicio paso a paso del procedimiento de manera completa y correctamente. Si su trabajo se encuentra en este nivel puede obtener entre 0 puntos y 20 puntos
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