Содержание к диссертации
Введение
1. Существующие методы дистанционного приобретения, представления и использования знаний 15
1.1 Проблемные вопросы информатизации российского образования 15
1.2 Проблемные вопросы построения информационных систем для приобретения, представления и использования знаний 19
1.3 Представление знаний на семантических сетях 27
1.4 Существующие информационные системы для дистанционного приобретения, представления и использования знаний 31
1.6 Существующие подходы при решении проблемных вопросов дистанционного приобретения, представления и использования знаний...40
1.7 Выводы и задачи исследования 47
2. Информационная система дистанционного приобретения, представления и использования знаний 57
Выводы 74
3. Информационные технологии дистанционного приобретения, представления и использования знаний 75
3.1 Модели построения информационных систем с использованием информационных технологий для дистанционного приобретения, представления и использования знаний 75
3.2 Выводы 93
4. Реализация информационной системы для дистанционного приобретения, представления и использования знаний 94
4.1 Особенности разработки информационной системы для повышения квалификации сотрудников промышленных предприятий 94
4.2 Обеспечение эффективности применения информационной системы повышения квалификации сотрудников предприятий 97
4.3 Структура информационной системы для дистанционного приобретения, представления и использования знаний 99
4.4 Контрольный пример 115
4.5 Выводы 116
Заключение 119
Литература 123
Приложение
- Проблемные вопросы информатизации российского образования
- Проблемные вопросы построения информационных систем для приобретения, представления и использования знаний
- Модели построения информационных систем с использованием информационных технологий для дистанционного приобретения, представления и использования знаний
- Особенности разработки информационной системы для повышения квалификации сотрудников промышленных предприятий
Введение к работе
Одна из сложнейших проблем, которую поставила действительность перед мировым сообществом, - это проблема человека в современном мире. Сегодня именно человек стал главным фактором развития научных, технологических, социальных и других процессов и, одновременно, главным фактором риска. Жизнь в меняющемся мире требует от человека новых знаний, умений и способностей.
В связи с этим становится ясно, что информация и научные знания представляют собой не только важнейший стратегический ресурс, но и действенный фактор развития человечества в третьем тысячелетии.
Новые информационные технологии в области представления знаний рассматриваются специалистами как средство для привития человеку XXI века таких качеств, как развитое конструктивное и образное воображение, системное научное, пространственное и ассоциативное мышление, интуиция и чувство нового, хорошая лингвистическая подготовка и владение языком, обеспечивающие возможности широких контактов человека с природой и в обществе [20,10,42,100, 48]. Ключевое место, в формировании специалистов современного уровня, занимают системы представления знаний (ПЗ) с применением современных информационных технологий (ИТ), которые могут и должны формировать в человеке развитие перечисленных качеств.
Необходимо отметить, что уровень использования современных технологий в любой стране мира определяется не только развитием материальной базы, но главным образом — интеллектуализацией общества, его способностью производить, усваивать и применять новые знания, с целью укрепления и повышения уровня благосостояния нации, а также решения многих профессиональных, экономических, социальных и бытовых проблем. Однако использовать эти возможности и работать на благо общества смогут лишь те его члены, которые будут обладать необходимыми знаниями и умениями, позволяющими ориентироваться в новом информационном пространстве (ИП). То есть, объективно возникает новая форма со-
циального неравенства - информационное неравенство. Поэтому становится ясным необходимость снижения остроты этого неравенства за счет предоставления людям возможностей повышения своей информационной культуры.
Бурное развитие коммуникационных технологий сегодня дает основание говорить о возможности развертывания глобальной системы дистанционного доступа к знаниям, позволяющей создать эффект непосредственного общения между экспертом и пользователем независимо от того, на каком расстоянии они находятся друг от друга. Становление и последующее развитие системы дистанционного получения знаний должно в будущем привести к созданию реальной основы единого информационно-образовательного пространства для всего мирового сообщества [98, 83, 96].
Ключевым условием повышения роли и степени воздействия интеллектуальных видов деятельности, при переходе мирового сообщества от индустриального этапа к информационному, является глобальная информатизация общества в целом, как фундаментальной основы подготовки кадров и повышения их квалификации. Этим объясняется то особое внимание, которое уделяют в последние годы правительства, национальные и международные организации использованию новых информационных и коммуникационных технологий (например - Федеральная Целевая Программа «ЭЛЕКТРОННАЯ РОССИЯ (2002-2010 годы»), утвержденная Постановлением Правительства РФ от 28 января 2002 г. N 65.
Государственная политика России, отражая общенациональные интересы в сфере кадровой политики и предъявляя их обществу, учитывает вместе с тем, общие тенденции мирового развития, обуславливающие необходимость существенных изменений в системе образования:
ускорение темпов развития общества, расширение возможностей политического и социального выбора, что вызывает необходимость повышения уровня готовности граждан к такому выбору;
переход к постиндустриальному, информационному обществу, значи-
тельное расширение масштабов межкультурного взаимодействия, в связи с чем особую важность приобретают факторы коммуникабельности и толерантности;
динамичное развитие экономики, рост конкуренции, сокращение сферы неквалифицированного и малоквалифицированного труда, глубокие структурные изменения в сфере занятости, определяющие постоянную потребность в повышении профессиональной квалификации и переподготовке работников, росте их профессиональной мобильности;
возрастание роли человеческого капитала, который в развитых странах составляет 70-80% национального богатства [9, 20, 100, 37], что, в свою очередь, обуславливает интенсивное, опережающее развитие образованности как молодежи, так и взрослого населения [49, 61].
Отечественная система подготовки специалистов, как фундаментальная основа кадровой политики, является важным фактором сохранения места России в ряду ведущих стран мира, ее международного престижа как страны, обладающей высоким уровнем культуры, науки, образования.
Развивающемуся обществу нужны современно образованные, предприимчивые люди, которые могут самостоятельно принимать ответственные решения в ситуации выбора, прогнозируя их возможные последствия, способные к сотрудничеству, отличающиеся мобильностью, динамизмом, конструктивностью, обладающие развитым чувством ответственности за судьбу страны.
На современном этапе развития России подготовка кадров, в его неразрывной, органичной связи с наукой, становится все более мощной движущей силой экономического роста, повышения эффективности и конкурентоспособности народного хозяйства в целом и промышленности в частности, что делает его одним из важнейших факторов национальной безопасности и благосостояния страны, благополучия каждого гражданина. Обновленное развитие подготовки кадров должно сыграть ключевую роль в сохранении нации, ее генофонда, обеспечении устойчивого, динамичного
развития российского общества - общества с высоким уровнем жизни, гражданско-правовой, профессиональной и бытовой культурой.
Надлежит повсеместно обеспечить равный доступ молодых людей к полноценному качественному овладению профессиями в соответствии с их интересами и склонностями, независимо от материального достатка семьи, места проживания, национальной принадлежности и состояния здоровья. Важной задачей, также, является формирование профессиональной элиты, выявление и поддержка наиболее одаренных, талантливых молодых людей с постепенным переходом от концепции функциональной подготовки специалиста, к концепции развития личности, которую способны решить системы дистанционного образования [43, 44, 45].
Дистанционные формы представления знаний в России, до настоящего времени, не применялись в широком масштабе из-за ряда объективных причин - в основном из-за недостаточного развития и широкого распространения технических средств новых информационных и телекоммуникационных технологий. В настоящее время созданы технические предпосылки для повсеместного использования дистанционного повышения квалификации широких слоев населения.
Современный этап развития информационных технологий характеризуется появлением новых организационных структур управления во всех сферах деятельности человека. Автоматизация процессов управления достаточно долгое время ограничивалась областью высшего профессионального образования, в то время как процесс повышения квалификации сотрудников предприятий оставался практически незатронутым.
В период интенсивного роста экономики страны и недостатка высоко квалифицированных, современно обученных кадров для предприятий, создание единого информационного пространства, включающее повсеместное внедрение средств информационных и коммуникационных технологий, вызывает необходимость повышения квалификации работников промышленных предприятий в области информационной деятельности. Под ин-
формационной деятельностью будем понимать деятельность по сбору, обработке, хранению, передаче, продуцированию, тиражированию информации с использованием современных средств информационных и коммуникационных технологий. В связи с практически отсутствующими связями между образовательными учреждениями и промышленными предприятиями - эффективное управление процессами повышения квалификации сотрудников промышленных предприятий возможно только на основе дистанционного применения средств информационных коммуникационных технологий.
В то же время наметилось отставание реализации идей дистанционного представления знаний от возможностей, предоставляемых техническими средствами. Препятствием для широкого внедрению таких систем является отсутствие достаточно проработанных методик организации, включая структурные, методические и организационные решения.
Появившиеся в настоящее время ИС (информационные системы), к сожалению, не отвечают требованиям времени и не способны в полной мере обеспечивать всеобщую доступность к информационным ресурсам, в том числе - с целью повышения квалификации сотрудников предприятий народного хозяйства. ИС не предусматривают возможности создания и масштабирования информационных пространств, полноту предметных и сопутствующих знаний, так как не имеют механизма реализации межпредметных связей.
Иными словами, действующие в нашей стране ИС не обеспечивают формирование специалистов, которые обладают необходимыми знаниями и умениями, позволяющими им ориентироваться в информационном пространстве и работать, качественно решая множество профессиональных, экономических, социальных и бытовых проблем, а также не обеспечивают решения вопросов по обновлению знаний с целью повышения квалификации занятых на предприятиях сотрудников.
Для решения указанных выше задач, при непосредственном участии субъектов образовательной политики, должны стать:
достижение нового современного качества общего и профессионального образования;
организация процесса повышения квалификации сотрудников предприятий, на основе распределения ответственности и повышения роли всех участников процесса - образовательных учреждений, сотрудников предприятий и работодателей, органов управления образованием.
Достичь этого можно только в процессе постоянного взаимодействия с представителями национальной и зарубежной экономики, науки, культуры, здравоохранения, всех заинтересованных ведомств и общественных организаций, с работниками и работодателями.
С целью решения кадровой политики России и в соответствии с Концепцией модернизации российского образования на период до 2010 года, в сфере подготовки кадров, обучающиеся должны иметь возможность:
равного доступа к образованию разных уровней вне зависимости от места жительства и уровня доходов семьи;
получения образования в соответствии с установленными государственными образовательными стандартами, гарантирующими необходимое для общества качество образования;
получения информации о состоянии и реальных потребностях рынков труда, о качественном уровне получаемого образования и его соответствии государственным образовательным стандартам.
Все вышеуказанные, а также многие другие вопросы, необходимо решать комплексно, с соответствующими времени представлением и извлечением знаний на основе современных технологий.
В настоящее время, к сожалению, модели представления знаний являются предметом исследований и разработок в среде узких специалистов, в основном программистов и математиков, в то время как потребность в таких моделях ощущается практически во всех предметных областях.
Это объясняется необходимостью построения информационных систем, структура которых неразрывно связана с формами представления знаний, определяемых в свою очередь особенностями предметной области для подготовки специалистов и профиля деятельности промышленных предприятий.
Проводящиеся исследования по представлению и извлечению знаний в области образования и применения информационных систем актуальны также потому, что многие научные дисциплины являются непосредственно взаимосвязанными. Среди них такие как: психология (человеческий мозг был и остается объектом исследования), логика, лингвистика, биология (модели передачи информации с помощью генов); информатика - (самоорганизующиеся системы, поиск информации, автоматическое программирование), медицина (помощь в диагностике), а также - теория образования и обучения во всех научных дисциплинах (уровень детализации, достигаемый в программах на основе СС (семантических сетей), выявляет недостатки традиционной подготовки специалистов и делает очевидными пробелы в сфере повышения квалификации сотрудников предприятий).
Также, интерес к задачам представления и извлечения знаний, стимулируется широкими перспективами для практического использования результатов теоретических исследований: читающие автоматы, системы ИИ (искусственного интеллекта), ставящие медицинские диагнозы, проводящие криминалистическую экспертизу и т. п., а также роботы, способные распознавать, анализировать и выполнять сложные действия в различных ситуациях, где работа для человека опасна или невозможна. Актуальны также, исследования в области распознавания образов и «понимания естественного языка», где исследователи интересуются анализом и генерацией отображения текстов, их представлением, выявлением знаний, необходимых для понимания текстов, т. е. синтаксических, семантических, прагматических знаний и многое другое.
Несмотря на актуальность и положительные стороны процесса прово-
димой в нашей стране информатизации обучения и обновления знаний с применением новых информационных технологий (ИТ), известны или постепенно вырисовываются проблемы, для решения которых требуются комплексные подходы. Обусловлено это тем, что задачи принятия решений по тем или иным критериям постоянно возникают в нашей жизни и от качественного их решения во многом зависит успех того или иного проекта.
Цель работы состоит в разработке моделей и алгоритмов для дистанционного приобретения, представления и использования знаний и информационной поддержки повышения квалификации сотрудников промышленных предприятий и реализации информационной системы, используя новые технологические подходы. Требования к АИС (автоматизированной информационной системе) должны быть:
возможность масштабирования ИС для образования масштабных (местных, региональных) иерархических (единых) информационных пространств по различным предметным областям;
обеспечение большей доступности к знаниям путем широкого использования возможностей дистанционного доступа с применением информационных и телекоммуникационных технологий;
модульность и возможность работать с ИС любым категориям пользователей, имеющим отношение к информационному пространству предприятия, включая сотрудников повышающих квалификацию, преподавателей, работодателей;
наличие в ИС библиотеки по предметной области, а также возможность присоединения ИС к библиотекам из других предметных областей, отдельным библиотекам и библиотекам ОУ (образовательных учреждений), что позволит пользоваться при повышении квалификации сотрудников предприятий сопутствующими предметной области знаниями из различных областей народного хозяйства;
интеллектуальность — исследование возможности применения элементов искусственного интеллекта (ИИ), обеспечивающих поиск и извле-
чение знаний на основе семантического анализа запроса пользователей. Для достижения цели необходимо решить следующие задачи:
исследовать современные информационные технологии и существующие подходы дистанционного приобретения, представления и использования знаний.
Обосновать архитектуру технических средств и выбрать необходимое проблемно-ориентированное (инструментальное) программное обеспечение, для использования информационных технологий дистанционного приобретения, представления и использования знаний.
Разработать модель многоуровневой информационной системы для дистанционного приобретения, представления и использования знаний с целью повышения квалификации работников промышленных предприятий.
Разработать прототип информационной многоуровневой информационной системы дистанционного приобретения, представления и использования знаний.
Проверить опытно-экспериментальным путем эффективность разработанной, многоуровневой информационной системы для дистанционного приобретения, представления и использования знаний при повышении квалификации сотрудников промышленного предприятия.
Методы исследования. Проведены исследования в области построения сложных систем, в том числе систем управления, теории в области психологии и поведения человека, специфики работы человеческой памяти, а также математического моделирования, информационного моделирования, анализ научно-методической литературы. Общей методологической основой является системный анализ. На защиту выносятся: 1. Модель формирования запроса обеспечивающего нахождение ресурса с максимально возможным приближением к искомому результату.
Модель семантического поиска ресурсов на основе установленных отношений между документами.
Модель определения новых, не установленных ранее отношений между документами.
Научная новизна и теоретическая значимость исследования.
Сформулированы и обоснованы методические аспекты разработки многоуровневой информационной системы дистанционного приобретения, извлечения и использования знаний для повышения квалификации работников промышленных предприятий, обладающие научной новизной:
Модель формирования запроса, при поиске ресурсов в сети, основанного на использовании словарного определения семасиологии и позволяющего, в отличие от существующих, находить ресурс с максимально возможным приближением к искомому результату, повышая, тем самым его информативность.
Алгоритм семантического поиска в сети, который, в отличие от существующих, позволяет осуществлять поиск между узлами «дерева» структурированных документов, за счет установленных отношений.
Модель определения новых, не имеющие места отношений между документами, что позволяет обеспечить семантику запроса за счет нахождения и установления отношений с новыми документами.
Практическая значимость работы заключается в разработанных моделях, алгоритмах и программном обеспечении дистанционного приобретения, представления и использования знаний для повышения квалификации сотрудников промышленных предприятий, обеспечивающих максимальный охват целевой аудитории при минимальных временных и финансовых затратах.
Достоверность результатов исследований основывается на теоретических положениях, полученных с использованием апробированных современных информационных технологий; на экспериментальном подтверждении адекватности используемых при исследовании моделей; на успеш-
ной практической апробации решений, полученных на основе теоретических разработок.
Результаты внедрения. Разработанная информационная система внедрена в учебный процесс ВИВТ, а также в процесс повышения квалификации сотрудников ОАО «Воронежское машиностроительное объединение». Эффект от внедрения — социальный.
Апробация работы. Основные результаты и положения исследований докладывались и обсуждались на следующих научных конференциях: VIII Международная электронная научная конференция «Новые технологии в образовании», г.Воронеж, 2004; Межрегиональный молодежный фестиваль «Информационно-коммуникационные технологии в школе. Фестиваль уроков. Уроки фестиваля», г.Воронеж, 2005; IV межрегиональная научно-практическая конференция «Информатизация учебного процесса и управление образованием. Сетевые и Интернет-технологии», г.Воронеж, 2005; V региональная научно-методическая конференция «Информатика: проблема, методология, технологии», г.Воронеж, 2005; IV Всероссийская научно-техническая конференция «Теория конфликта и ее приложения», г.Воронеж, 2006; Региональная конференция «Современные информационные технологии в дистанционном образовании», г.Воронеж, 2007.
Структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы. Диссертация состоит из 130 страниц, 46 рисунков. Библиография включает 114 наименований.
Диссертационная работа выполнена на кафедре информационных систем Воронежского института высоких технологий в рамках госбюджетной НИР по теме «Моделирование информационных технологий; разработка и совершенствование методов и моделей управления, планирования и проектирования технических, технологических, экономических и социальных процессов и производств» (№ г.р. 01.2005.2305).
1. СУЩЕСТВУЮЩИЕ МЕТОДЫ ДИСТАНЦИОННОГО ПРИОБРЕТЕНИЯ, ПРЕДСТАВЛЕНИЯ И ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ЗНАНИЙ
Проблемные вопросы информатизации российского образования
Государственно-политические и социально-экономические преобразования конца 80-х - начала 90-х годов оказали существенное влияние на российское образование, позволив реализовать академическую автономию высших учебных заведений, обеспечить многообразие образовательных учреждений и вариативность образовательных программ, развитие многонациональной российской школы и негосударственного сектора образования. Эти процессы получили свое отражение и закрепление в Законе Российской Федерации "Об образовании" и Федеральном законе "О высшем и послевузовском профессиональном образовании". Однако произошедший в 90-х годах общесистемный социально-экономический кризис существенно затормозил позитивные изменения. Государство как-бы во многом «ушло» из образования, которое вынуждено было заняться «самовыживанием», в значительной мере абстрагируясь от реальных потребностей страны, в том числе в вопросах подготовки кадров и повышения их квалификации. В современных условиях образование далее не может оставаться в состоянии внутренней замкнутости и самодостаточности.
Не соответствующее современным требованиям и перегруженное содержание школьного образования не обеспечивает выпускникам общеобразовательной школы фундаментальных знаний, важнейших составляющих стандарта образования наступившего века: математики и информатики (включая умения вести поиск и отбор информации), русского и иностранных языков, базовых социальных и гуманитарных дисциплин (экономики, истории и права). Профессиональное образование, в свою очередь, еще не способно в должной мере решить проблему "кадрового голода", обусловленного новыми требованиями к уровню квалификации работников. В результате - многие выпускники учреждений профессионального образования не могут найти себе работу, определиться в современной эко номической жизни. В условиях экономического расслоения общества все эти недостатки системы образования усугубились неравным доступом к качественному образованию в зависимости от доходов семьи.
Серьезной проблемой современного образования является подбор материала при создании курса лекций, достаточного для обеспечения качества знаний, получаемых обучаемыми. Несмотря на многочисленность учебников, ни один из них не содержит полного курса с целью рекомендации его обучаемым, как единого учебного пособия, а преподавателю для создания курса необходимо пользоваться несколькими учебниками. Но такое положение весьма затрудняет самостоятельную работу обучаемых, вынуждает преподавателя значительную часть лекции использовать для конспектирования лекций обучаемыми, уменьшая количество часов на практические занятия. В конце концов просто «проговорить» курс - довольно обременительная задача, учитывая, что лекция - не доклад преподавателя, а передача знаний. Еще более актуальным этот вопрос становится при профильном обучении, так как такое обучение требует от преподавателя не только педагогического опыта, но и обладания некоторым объемом специальных знаний, практического опыта, самообразования и применения имеющихся знаний в образовательной деятельности.
Многочисленные обучающие программы на компакт-дисках, предлагаемые, допущенные и рекомендованные, далеко не всегда удовлетворяют потребности качества при их применении по некоторым причинам [83]: 1. невозможность применения из-за несоответствия государственным стандартам обучения, а также чрезмерной содержательности курса при малом количестве учебных часов; 2. невозможности их редактирования при внесении изменений/обновлений в учебные программы; 3. чрезмерная детализация некоторых не принципиальных вопросов, что создает дополнительную нагрузку на учащегося, отнюдь не добавляя знаний и практических навыков; 4. невозможность своевременного обновления этих материалов, так как обучающие программы на CD дисках - сопутствующая продукция выпускающих их фирм; 5. так же как и с учебниками - отсутствие наиболее полного курса, созданного на основе единой программы (стандартов обучения). Динамичное развитие информационных коммуникационных технологий (ИКТ) вызывает острую потребность в высококвалифицированных преподавателях, а дефицит кадров, вероятно, не будет решен в ближайшем обозримом будущем. Причинами тому являются и субъективные факторы, и объективные причины. Необходимо заметить, что даже те преподаватели, которые работают на постоянной основе - имеют разный педагогический опыт, различные практические навыки из разных областей ИКТ и это нормально и объяснимо. Однако возникает вопрос о преемственности и единообразии обучения в образовательных учреждениях (ОУ) среднего уровня, а также знаний принципиально необходимых для продолжения обучения в ВУЗах, полученных на лекциях и практических занятиях. Ведь зачастую под вариативностью сегодня преподносится не то, как, в какой последовательности, и какой материал давать, а то, что более известно преподавателю теоретически и практически (в рамках стандарта, конечно).
Очевидно, что обозначенные выше проблемные вопросы образовательной системы России, не могут обеспечить фундаментальной основы для подготовки специалистов, а также обеспечить основу для организации периодического повышения квалификации сотрудников предприятий народного хозяйства.
Проблемные вопросы построения информационных систем для приобретения, представления и использования знаний
Начиная с 1950 года, с ростом количества информации и при интенсивном развитии ЭВМ, человек стремился создать такую информационную систему представления и использования знаний, которая могла бы массово использоваться в отсутствие эксперта - систему с «искусственным интеллектом». Однако до настоящего времени, при многочисленных опытных и частично функционирующих системах, разработанных с помощью специально созданных языков программирования, алгоритмизировать интеллект и, соответственно, создать функциональную информационную систему представления знаний — не удалось.
В проблематике технической реализации ИС выделяются две основные группы способов представления знаний: декларативные и процедурные (алгоритмические) [1, 27, 79,]. Декларативные способы характеризуются тем, что представленные ими знания после трансляции их с языка представления знаний (ЯПЗ) в машинный код представляют собой структурированные данные, интерпретация и выполнение операций над которыми определяются соответствующими программными средствами (ПС), обеспечивающими данный способ представления знаний. Эти ПС не зависят от конкретной системы знаний и полностью определяются синтаксисом и семантикой ЯПЗ.
В случае алгоритмических способов после трансляции знаний, описанных посредством ЯПЗ, они также представляются в ЭВМ структуриро ванными данными, но с элементами структур данных ассоциируются специальные выполняемые процедуры. Следовательно, ИС для алгоритмических способов представления знаний представляют собой множества структурированных данных и ассоциированных с ними процедур, которые создаются инженерами на некотором языке программирования для решения задач определенного класса, в определенной предметной области.
По сути, алгоритмический способ представления знаний можно,рассматривать в качестве некоторой системы программирования ассоциированных процедур для создания ИС. Эти ИС, использующие продукционную модель ПЗ, в ряде случаев называются также системами, основанными на правилах или системами с логическим выводом, использующим сопоставление по образцу [29, 6, 12, 38,]. Модель ПЗ на основе продукций (правил) является в настоящее время наиболее распространенной при создании коммерческих экспертных систем (ЭС) и инструментальных средств для них (оболочек). Из ЭС данного типа можно отметить такие как: DENDRAL, GENESIS, MYCIN, MACSYMA, EXPERT и др.[31].
Однако современный опыт разработки больших и сложных ИС показал, что в чистом виде алгоритмический способ представления знаний неэффективен, так как работа решателей и механизмов логических выводов подразумевают использование правил. Исследования специалистов показали, что ИС, в этом случае, эффективно работают только при 100 - 200 правилах вывода, что ограничивает их применение довольно узкими предметными областями, а использование большего количества правил вывода - вызывает технические трудности.
Применяется также способ представления знаний на основе аппарата фреймов [23, 50, 53, 54], который можно рассматривать в качестве частного подхода на основе семантических сетей во всей их общности. Суть подхода, на основе фреймов, заключается в максимальной концентрации знаний об объекте предметной области - вся важная с точки зрения решаемой задачи информация об объекте помещается во фрейм.
Обладая целым рядом достоинств, ИС на основе фреймов, реализованных в виде баз знаний (БЗ), имеют ряд существенных недостатков: они достаточно сложны; модификация отношений в них довольно трудоемка; вывод утверждений требует существенных временных затрат и др. Кроме того, ИС ориентированные на знания и использующие их представления в БЗ на основе фреймов, оказываются существенно дороже систем, чьи БЗ основываются на дедуктивных способах (правилах) представления знаний.
Вероятно, именно этим объясняется незначительная доля ИС и оболочек на основе фреймов относительно обилия ПС данного класса. Среди них, для ПК, можно отметить такие наиболее известные как КЕЕ и GENESIS фирмы IntelliCorp, LOOPS фирмы Xerox и смешанные (сочетающие фреймы и правила) системы Knowledge Craft фирмы Carnegie Group и Personal Consultant Plus фирмы Texas Instruments.
Основная идея способов представления знаний на основе аппарата семантических сетей состоит в рассмотрении этой модели как совокупности объектов и отношений между ними [66, 67, 41, 65]. Реализация ИС, построенных на семантических сетях, сводится к процедурам удаления и добавления новых вершин и дуг. При этом следует отметить, что процедура удаления - одно из наиболее узких мест работы с ИС такого типа, требующая достаточно сложной обработки сети в связи с наличием большого количества дуг имеющих прямое отношение к вершине.
Следует, также, четко представлять себе основные ограничения, присущие даже самым интеллектуальным системам, функционирующим на ЭВМ всех классов и типов. В первую очередь, большинство ИС не отвечают требованиям пользователя, не имеющего опыта работы с подобными ПС [25, 33, 52]. Более того, многие ИС в полном объеме являются доступными только для их создателей (здесь имеют место и языковые барьеры, и барьеры ограничения предметной областью). Определяется это тем, что многие научные дисциплины являются непосредственно взаимосвязанными, о чем ранее уже упоминалось
Модели построения информационных систем с использованием информационных технологий для дистанционного приобретения, представления и использования знаний
Согласно рекомендациям консорциума W3C структура XML- документа представляет собой набор элементов, секций CDATA, директив анализатора, комментариев, спецсимволов, текстовых данных [102, 107, 108]. Количество элементов — неограниченно, но должно соблюдаться условие, согласно которому все элементы должны иметь одного «родителя» - корневой тэг. То есть структура документа представляет «дерево» элементов, которое может быть произвольной «высоты».
Каждый элемент может иметь произвольное количество вложенных элементов, для детализации информации. То есть «дерево» может быть произвольной ширины, а также - произвольной высоты. Схематически «дерево» элементов имеет вид показанный на рисунке 3.1.
Таким образом очевидно, что дерево элементов, расширяющееся по вертикали и по горизонтали, фактически, представляет семантическую сеть, с концептами и лексемами, а также с «родительскими - дочерними» отношениями. Пример корректного XML- документа: ?xml version— 1.0м encoding=windows-1251? !DOCTYPEjoumal !ELEMENT contacts (address, tel+, email?) ! ELEMENT address (street, appt) !ELEMENT street PCDATA !ELEMENT appt (PCDATA EMPTY) !ELEMENT tel PCDATA !ELEMENT email PCDATA contacts address 8Ггееі Воронеж, Улица Ленина 73 /street br appt id="4" /address 1е1 Тел 1: 20-56-08 /tel br tel Ten 2: 39-84-87 /tel br email E-mail: post@post.ru /email /contacts
XML-документ представляет собой обычный текстовый файл, в котором при помощи специальных маркеров создаются элементы данных, последовательность и вложенность которых определяет структуру документа и его содержание. Основным достоинством XML документов является то, что при относительно простом способе создания и обработки (обычный текст может редактироваться любым тестовым процессором, на любой платформе и обрабатываться стандартными XML анализаторами), они позволяют создавать структурированную информацию, которую хорошо "понимают" компьютеры.
Декларация DTD (DOCUMENTS TYPE DEFINITIONS), в верхней части документа, определяет набор действительных элементов, идентифицирует элементы, которые могут находиться в других элементах, и определяет действительные атрибуты для каждого из них. Благодаря секции DTD и идентификаторам элементов, при поиске информации, анализаторы (пар-серы) сначала просматривают эту секцию, в поисках данных по идентификатору. Если искомый элемент есть, то происходит переход к нужному элементу, если нет, поиск продолжается в других документах.
Ключевое слово ELEMENT указывает, что данной инструкцией будет описываться элемент XML. Внутри этой инструкции задается название элемента и тип его содержимого.
В определении элемента мы, в отличие от рекомендаций консорциума W3C, указываем сначала название элемента, а затем его модель содержимого - определяем, какие другие элементы или типы данных могут встречаться внутри него. В конкретном случае содержимое элемента будет определяться при помощи специального маркера PCDATA( что означает parseable character data - любая информация, с которой может работать программа-анализатор).
Совершенно очевидно, что структуры описания процесса дефектоскопии, двигателя и автомобиля, в документах XML, не могут быть одинаковыми. То есть установить семантические отношения между объектами дефектоскопия, двигатель, автомобиль — можно, но с большим трудом. Кроме того, XML изначально подразумевает установление отношений между внутренними сущностями (спецификация XPath), а семантика фразы естес-ственного языка складывается из многих упорядоченных грамматически сущностей (слов), из разных предметных областей, и отношений между ними. Очевидно, что семантику в предложении: «Дефектоскопия двигателя автомобиля» возможно определить в виде графа, но не в «живой» ИС. Реальное же приближение к работе интеллектуальной информационной системы (ИИС) — не проявляется даже на дальних рубежах.
Иными словами, в пределах одного документа, мы можем не только детализировать объект, вплоть до атома, но и представлять его в нескольких необходимых для целей повышения квалификации сотрудников видах. Кроме этого, мы можем в виде элемента определять такие параметры как положение объекта в пространстве, во времени, состояние объекта, в том числе эмоциональное (для человека); задавать другие, необходимые характеристики объекта и, фактически, создавать необходимые, для определенной предметной области, произвольные «типы данных». То есть документ XML — база данных об отдельно взятом объекте с отношениями любой вложенности. Или, говоря иначе, отдельно взятый документ XML - может быть представлен в виде семантической сети, относящейся только к одному, отдельно взятому объекту.
Внутри элементов, на любом уровне, могут размещаться ссылки URI, для связи с другими объектами, описанными в допустимых (корректно составленных) XML документах. Однако таким образом, из-за разной структуры документов, в реальной ИС, семантическая сеть может быть создана только при применении множества правил логического вывода, недостаток которых был рассмотрен ранее (см. главу 1).
Семантика (в языкознании) - значение, смысл. То же, что и семасиология - раздел языкознания, занимающийся значением языковых единиц. Языковая единица — слово, которое определяет смысл (идентификацию) объекта.
Особенности разработки информационной системы для повышения квалификации сотрудников промышленных предприятий
На основе анализа научной литературы по вопросам создания информационных систем можно заключить, что создавать систему информационной подготовки и повышения квалификации кадров промышленных предприятий целесообразно на основе выявления набора функциональных составляющих прогнозируемых направлений профессиональной деятельности. Информационная система должна быть организована таким образом, чтобы обеспечить опережающий характер подготовки и развития сотрудников предприятия по отношению к рынку труда и экономике в целом. Опережающий характер организации системы подготовки кадров достигается при следующих условиях: 1. децентрализации управления и финансирования информационной системы для формирования специалистов и повышения квалификации сотрудников предприятий (организация тесного сотрудничества с одновременным разграничением ролей между образовательными учреждениями и администрацией промышленных предприятий); 2. государственного регулирования системы образования в области кадровой политики; 3. проявления различных методов рыночного саморегулирования; 4. введения общественной составляющей регулирования системы подготовки кадров и повышения их квалификации через институт попечительства (такие как общественная палата инвалидов, биржи труда и другое).
Такой подход помогает определить перечень специальностей (направлений) профессиональной подготовки сотрудников промышленных предприятий или иных специалистов, которых можно готовить с использованием дистанционных технологий. Тогда специалисты предприятий, мог ли бы готовиться на базе конкретного предприятия и подкреплять получаемые теоретические знания непосредственным практическим опытом на рабочем месте, повышая квалификацию в непосредственном производственном процессе.
Важной задачей, предшествующей непосредственно повышению квалификации сотрудников предприятий является реализация целей информационной подготовки, которая достигается путем решения следующих задач: 1. обобщения и углубления теоретических знаний об основных понятиях и методах информатики как научной дисциплины; 2. формирования умений и навыков работы на персональном компьютере на основе использования операционных систем, утилит, надстроек над операционной системой; 3. изучения и освоения способов представления, хранения, обработки и передачи информации с помощью компьютера; 4. освоения ИКТ, в том числе систем обработки текстов, числовых таблиц, графики, баз данных, интегрированных сред, мультимедиа-технологий и компьютерных сетей; 5. изучения и освоения основ промышленного проектирования, в том числе, методов использования ИКТ в сочетании с различными формами обучения.
Также, в процессе повышения квалификации сотрудников промышленных предприятий необходимо уделять особое внимание относительно самостоятельным, но взаимосвязанным функциям, среди которых выступают прогнозирование, принятие решения, его реализация, коммуникация, контроль и оценка результатов, коррекция. При этом ведущей функцией является принятие решения, которое предполагает альтернативный подход к выбору вариантов решения по вопросам организации производственного процесса. В традиционной системе управления руководящая роль принадлежала централизованному управлению, а трудовым коллективам отводилась самая незначительная роль. Сегодня важным становится способность рядовых сотрудников самостоятельно решать профессиональные, организационные, производственно-социальные и др. проблемы. Администрация все более опосредованно руководит сферой образования, создавая, в основном, условия для решения проблемных вопросов.
Основными компонентами информационной системы для обеспечения качества повышения квалификации сотрудников являются «Структура и содержание курса», «Организация образовательного процесса», «Ответственность руководства и исполнителей».
Компонент «Ответственность руководства и исполнителей», при рассмотрении системы повышения квалификации в общей структуре непрерывной подготовки сотрудников, позволяет утверждать, что если в процесс функционирования информационной системы не вовлечен весь коллектив имеющий отношение к повышению квалификации сотрудников, то реализация этой задачи невозможна, так как сотрудники не считают данную проблему своей, она им чужда, поэтому цели, определенные в указанном направлении, недостижимы.
Похожие диссертации на Модели и алгоритмы дистанционного приобретения, представления и использования знаний для повышения квалификации сотрудников промышленных предприятий
