Пригожев Олександр Сергійович. Моделі, методи та засоби управління навчанням користувача роботі в автоматизованій інформаційній системі

brief description

Пригожев Олександр Сергійович. Моделі, методи та засоби управління навчанням користувача роботі в автоматизованій інформаційній системі : Дис... канд. наук: 05.13.06 2007

Пригожев О.С. Моделі, методи та засоби управління навчанням користувача роботі в автоматизованій інформаційній системі. - Рукопис
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата наук за фахом 05.13.06 Автоматизовані системи керування та прогресивні інформаційні технології. - Одеський національний політехнічний університет - Одеса, 2007.
Метою дослідження є розробка моделей та методів, що дозволяють покращити результати навчання користувача АІС за рахунок використання експертних систем.
У роботі проведений аналіз існуючих засобів навчання й консультування користувачів. У результаті аналізу виявлена недостатність розвитку таких засобів, зокрема відсутність підтримки на етапі планування дій користувача.
Для рішення цієї проблеми запропоновано управляти процесом взаємодії «користувач-АІС», використовуючи як управляючу структуру експертну систему. Засобом придбання знань для такої системи обраний апарат формальних перетворень структурних схем алгоритмічних алгебр. Побудована інтерпретація абстрактної схеми управління В.М. Глушкова для людино-машинної системи. Взаємодія користувача з інтерфейсом описано за допомогою апарата формальної алгебри. Сформульовано стратегії поведінки користувача у АІС і доведене твердження про функціональну повноту таких стратегій в алгебрі Дейкстри.
Розроблені стратегії запропоновано представляти для експертної системи у вигляді графа. Розроблено алгоритми обробки такого графа. Запропонована інформаційна технологія навчання й консультування користувача. Проведено автоматизацію основних етапів цієї технології: розроблена експертна система допомоги й система управління базою знань для неї. Проведено апробацію розроблених засобів у рамках навчального процесу кафедри системного програмного забезпечення ОНПУ. Показано, що використання підсистеми допомоги дозволяє покращити якість навчання (зі ступенем достовірності 90% за критерієм Вілкоксона-Манна-Уітні).

У дисертації розроблена й науково обґрунтована нова система підтримки користувача, що є автоматизованою й базується на застосуванні перетворень структурних схем алгебри Дейкстри та моделі подання знань у вигляді сценаріїв.
У ході виконання даної дисертаційної роботи отримані наступні результати:
1. Проаналізовано основні типи інтерфейсів користувача й засоби підтримки при роботі з ними. Зроблено вивід про необхідність подальшого вдосконалення засобів підтримки користувача з метою надання можливості керування взаємодією, що дозволить істотно спростити роботу з АІС звичайних і спеціальних груп користувачів. Система «користувач-АІС» охарактеризована як нетрадиційний об'єкт управління, тому запропоновано використати ситуаційне управління й плануючу експертну систему.
2. Розроблено абстрактну схему управління взаємодією користувача й АІС. Уведено три режими управління взаємодією й показано, що вони дозволяють реалізувати навчання й підтримку користувача в АІС на всіх етапах рішення задачі.
3. З використанням запропонованих операцій і предикатів уведена алгоритмічна алгебра сценаріїв, що моделює дії користувача в АІС. Доведено твердження про те, що за допомогою даної алгебри можна представити будь-який алгоритм взаємодії користувача й АІС. Сформульовано співвідношення, що встановлюють зв'язок між розробленою алгеброю й алгеброю Дейкстри.
4. Розроблено формальне подання структурних схем алгебри сценаріїв у вигляді графа , що дозволяє формалізувати знання про структуру задач в АІС.
5. Розроблено способи фіксації дій користувача при рішенні задач в АІС у термінах даного дерева. Розроблено способи планування на дереві задач.
6. Розроблено інформаційну технологію підтримки користувача, що дозволяє автоматизувати процес підготовки знань про структуру задач і безпосередньо підтримку користувача в процесі рішення задач.
7. Реалізовано експертну систему підтримки користувача, що функціонує в трьох режимах, а також система управління базою знань, що дозволяє автоматизувати процес підготовки знань.
8. Показано, що застосування розроблених підходів дозволяє спростити роботу користувача з АІС, а також поліпшити результати навчання роботі в АІС. Твердження доведене на рівні вірогідності 90% за критерієм Вілкоксона-Манна-Уітні.
9. Розроблені методи, алгоритми й системи були впроваджені в навчальний процес ОНПУ в дисциплінах «Об’єктно-орієнтоване програмування», «Основи проектування систем штучного інтелекту», «Теорія алгоритмів» і дипломному проектуванні.