Разработка моделей и метода взаимодействия информационного ресурса и пользователя на основе мультиагентной экспертной системы тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.13.01, кандидат технических наук Арипова, Ольга Владимировна

• Арипова, Ольга Владимировна
• кандидат технических наук
• 2010

Оглавление диссертации кандидат технических наук Арипова, Ольга Владимировна

Введение.

1 Информационный ресурс.

1.1 Информационные системы: основные понятия и определения.

1.2 Представление информационного ресурса.

1.3 Компоненты и структуры информационных ресурсов.

Выводы к главе 1.

2 Модели пользователей распределенного информационного ресурса.

2.1 Определение понятия «пользователь» и классификация.

2.2 Разработка моделей пользователей.

2.3 Построение математических моделей поведения пользователей.

Выводы к главе 2.

3 Экспертные системы.

3.1 Основные понятия и определения экспертных систем.

3.2 Модель мультиагентной экспертной системы.

3.3 Модели поведения агентов.

3.4 Организация рефлексивного управления.

Выводы к главе 3.

4 Апробация метода организации взаимодействия пользователя с РИР.

4.1 Апробация метода организации взаимодействия пользователя с РИР на примерах глобального и локального размещения в сети.

4.2 Организация взаимодействия образовательного РИР с пользователями.

4.2.1 Организация образовательного РИР.

4.2.2 Информация, хранимая в БД ОРИР.

4.2.3 Программная реализация MAC ОРИР.

4.2.4 Пример использования агента MAC ОРИР для зарегистрированного пользователя.

4.2.5 Пример использования агента MAC ОРИР для администратора.

4.3 Организация взаимодействия РИР НТЦ с пользователями.

4.3.1 Организация РИР НТЦ.

4.3.2 Информация, хранимая в БД РИР НТЦ.

4.3.3 Программная реализация MAC РИР НТЦ.

4.3.4 Пример использования агента MAC РИР для зарегистрированного пользователя.

4.3.5 Пример использования агента MAC РИР для администратора.

Выводы к главе 4.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка моделей и метода взаимодействия информационного ресурса и пользователя на основе мультиагентной экспертной системы»

Актуальность темы. Большинство распределенных информационных ресурсов (РИР) можно представить как сложные интеллектуальные системы, содержащие в себе большой объем специальной информации. Для таких объектов необходимо правильно организовать управление потоками информации, как запрашиваемыми пользователями системы, так и ответными реакциями самой системы на эти запросы. Другим требованием к подобным системам является проектирование ее таким образом, чтобы она не только являлась поставщиком требуемых данных, но и в свою очередь подстраивалась под меняющиеся нужды пользователей на основе анализа использования самой себя. Также система должна выдвигать на основе получаемой информации требования к своей доработке - развитию с течением времени в рамках современных технологий, и формировать рекомендации по добавлению, изменению, удалению информации в рамках своего непосредственного назначения.

Следует отметить, что существующие методики разработки подобных систем имеют ряд ограничений и недостатков: нерациональное управление РИР может приводить к сложности восприятия и поиска информации, интересующей пользователя; отсутствие анализа системой запросов пользователей не позволяет составить полное представление об использовании информации; сложность разработки и администрирования РИР приводит к частичной или полной потери информации, без возможности ее восстановления; существенная сложность применения при разработке РИР подходов на основе унификации правил, требований и форматов.

Для решения подобных задач, с учетом выше перечисленных недостатков и ограничений, необходимо на основе существующих методик и алгоритмов разработать универсальную методику создания программных средств интеллектуального взаимодействия РИР и пользователя на основе личностно-ориентированной информационной системы. Исследование и применение методики будет апробировано с помощью программного комплекса, демонстрирующего эффективное использование личностно-ориентированных РИР для организации взаимодействия с пользователями

Цель работы. Целью диссертационной работы является разработка моделей и метода организации личностно-ориентированного взаимодействия РИР и пользователя на основе мультиагентной экспертной системы.

Задачи исследования. Главной научной задачей диссертационной работы является разработка и создание комплекса моделей и метода, необходимых для построения взаимодействия ресурса и пользователя на примере организации и управления работой РИР. Для решения этой задачи поставлены следующие частные научные и практические задачи:

1. Обосновать создание интеллектуальной системы управления РИР.

2. Разработать модели распределенного информационного ресурса и его обобщенные программные реализации.

3. Разработать модели поведения пользователей в зависимости от их уровня знаний, степени подготовленности и целей поиска и модели сопоставленных им агентов.

4. Разработать модель мультиагентной экспертной системы для управления взаимодействием РИР и пользователя.

5. Разработать метод управления взаимодействием РИР и пользователя с помощью мультиагентной экспертной системы и его программный комплекс.

Объект исследования. Объектом исследования является распределенный информационный ресурс.

Предмет исследования. Предметом исследования являются модели и методы организации личностно-ориентированного взаимодействия РИР и пользователя.

Методы исследования. При проведении исследований использовался системный подход, теория сложных систем, технологии искусственного интеллекта, рефлексивное управление, личностно-ориентированный подход. Разработанные теоретические положения и методы проверены в рамках эксперимента на базе созданного программного комплекса.

Научные положения, выносимые на защиту:

1. Модель распределенного информационного ресурса и его обобщенная программная реализация.

2. Модели поведения пользователей в зависимости от их уровня знаний и степени подготовленности и модели сопоставленных им агентов для повышения эффективности обработки поисковых запросов.

3. Модель мультиагентной экспертной системы для управления взаимодействием РИР и пользователя на основе разработанных моделей пользователей и агентов.

4. Метод рефлексивного управления взаимодействием РИР и пользователей с помощью мультиагентной экспертной системы.

Научная новизна:

1. Модели личностно-ориентированного взаимодействия РИР и пользователей.

2. Модель мультиагентной экспертной системы и алгоритм ее функционирования для анализа и оценки поведения системы и пользователя.

3. Метод организации личностно-ориентированного взаимодействия РИР и пользователей с помощью мультиагентной экспертной системы.

Практическая ценность работы. В диссертации изложены научно-обоснованные подходы к созданию и использованию личностно-ориентированной интеллектуальной системы для управления взаимодействием РИР и пользователя. Результатом работы является внедрение разработанной методики для организации взаимодействия РИР и пользователя на основе информации, получаемой при использовании приборов контроля и измерения уровня радиации ООО «Научно-технический центр «АРИАЛ», и для организации взаимодействия РИР и пользователя на основе образовательного распределенного информационного ресурса, используемого в учебном процессе кафедры «Информационные системы и компьютерные технологии» БГТУ «Военмех» имени Д. Ф. Устинова.

Реализация результатов работы. Результаты работы используются в учебном процессе кафедры «Информационные системы и компьютерные технологии» БГТУ «Военмех» имени Д. Ф. Устинова и кафедры «Информатика и методика обучения информатике» Тульского государственного педагогического университета имени JI. Н. Толстого, в работе с приборами измерения и контроля уровня радиации ООО «Научно-технический центр «АРИАЛ», в НИР по теме № А-01-9516 «Механика разрушения заряда двигателя твердого топлива при ударном внешнем воздействии», выполненной в 2009 г. в рамках аналитической ведомственной целевой программы «Развитие научного потенциала высшей школы (2009-2010 годы)».

Апробация работы. Результаты работы докладывались и обсуждались на Общероссийской научно-технической конференции «Третьи Уткинские чтения» в 2007 г., на Международной научно-практической конференции «Синергия образования, науки, производства» в 2008 г., на Международной научно-технической конференции «Четвертые Уткинские чтения» в 2009 г, на XIII Международной научной конференции «Решетневские чтения» в 2009 г.

Личный вклад автора. Основные научные положения, алгоритмы и их программные реализации, содержащиеся в диссертационной работе, получены автором самостоятельно.

Публикации. Основные теоретические и практические результаты диссертации опубликованы в 13 научных работах, среди которых 1 статья в ведущих рецензируемых изданиях, рекомендованных в перечне ВАК, 4 доклада на международных и общероссийских научно-практических и научно-технических конференциях, 2 учебных пособия и 2 свидетельства об официальной регистрации программ для ЭВМ.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка используемой литературы, включающего в себя 77 наименований. Работа изложена на 128 страницах, содержит 93 рисунка, 3 таблицы.

Заключение диссертации по теме «Системный анализ, управление и обработка информации (по отраслям)», Арипова, Ольга Владимировна

Выводы к главе 4

Применение разработанных моделей и метода управления взаимодействием пользователя с РИР позволило:

1. использовать РИР в учебном процессе, учитывать уровень знаний пользователей, упростить поиск необходимой информации и улучшить эффективность восприятия учебного материла, также сократить время на прием лабораторных работ за счет тестовой системы;

2. использовать РИР при проведении радиационных измерений и обследований территорий, объединять данные с приборов разных классов для анализа и оценки радиационной ситуации, ускорять расчет по специальным методикам.

Эксплуатация разработанных РИР показала, что управление с помощью MAC обеспечивает:

1. уменьшение времени на поиск и анализ необходимой информации [76];

2. сбор и анализ знаний пользователей через моделирование их поведения на основе личностно-ориентированного подхода [77].

Успешность применения методики при построении РИР различных классов подтверждает, что ее область применения характеризуется в первую очередь предполагаемым характером взаимодействия пользователя и РИР.

120

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Среди основных результатов диссертации можно отметить следующие:

1. Разработаны модели распределенного информационного ресурса и их программные комплексы;

2. Разработаны личностно-ориентированные модели поведения пользователей в зависимости от их уровня знаний и степени подготовленности и модели сопоставленных им агентов;

3. Разработана модель мультиагентной экспертной системы для организации личностно-ориентированного взаимодействия РИР и пользователей.

4. Разработан метод организации личностно-ориентированного взаимодействия РИР и пользователей с помощью мультиагентной экспертной системы и его программный комплекс.

5. Использование РИР и MAC в учебном процессе позволило организовать эффективную обработку поисковых запросов и уменьшить время поиска необходимой информации для успешного усвоения учебного материала и выполнения контрольных заданий.

6. Использование РИР и MAC в рабочем процессе радиационной лаборатории НТЦ позволило уменьшить время поиска необходимой информации, упростить работу с приборами измерения и контроля уровня радиации, объединить данные, получаемые с приборов разного класса, и эффективно анализировать полною картину обследования радиационной обстановки, успешно применять методики расчетов без использования дополнительного программного обеспечения, формировать отчеты непосредственно с помощью MAC.

7. Моделирование поведения пользователей позволяет не только ускорить время поиска необходимой информации, но и избежать потери данных в процесс работы с ними, так как рациональный доступ к информации осуществляется за счет корректного управления доступом непосредственно к ней.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Арипова, Ольга Владимировна, 2010 год

1. Федеральный закон от 27 июля 2006 г. № 149-ФЗ «Об информации, информатизации и защите информации».

2. Фриланд А. Я. Информатика: процессы, системы, ресурсы / А. Я Фриланд. -М.: Бином. Лаборатория знаний, 2003. 232 е., ил.

3. Акулов О. А., Медведев Н. В. Информатика: базовый курс. — М.: Омега-Л, 2004. 576 е.: ил.

4. Голицына О. П., Максимов Н. В., Попов И. И. Информационные системы: учебное пособие. М.: Форум, 2009. - 496 е.: ил.

5. Ельмеянова Н. 3., Партыка Т. Л., Попов И. И. Основы построения автоматизированных информационных систем: учебное пособие. М.: ФОРУМ, ИНФРА-М, 2007. - 416 е.: ил.

6. Бешенков С. А., Ракитина Е. А. Информатика. Систематический курс. Учебник для 10 класса. М.: Лаборатория базовых знаний, 2001. - 432с., ил.

7. Информатика: учебник / под. ред. проф. Н. В Макаровой. М.: Финансы и статистика, 1997. - 200 е.: ил.

8. Петров В. Н. Информационные системы. СПб.: Питер, 2002. - 688 е.: ил.

9. ГОСТ 34.003-90. Государственный стандарт Российской Федерации: «Информационная технология. Комплекс стандартов на автоматизированные системы. Автоматизированные системы. Термины и определения». — М.: ИПК Издательство стандартов, 2002.

10. Попов И. И. Автоматизированные информационные системы (по областям применения): учебное пособие/под. общ. ред. К. И. Курбакова. -М: Издательство Рос. экон. акад., 1990. 103 е.: ил.

11. Андрейчиков, А. В., Андрейчикова О. И. Интеллектуальные информационные системы: учебник. М.: Финансы и статистика, 2006. -424 е.: ил.

12. Попов И. И. Информационные ресурсы и системы: реализация, моделирование, управление. М.: ТПК «Альянс», 1996. - 408 е.: ил.

13. Гущин А. Н. Основные концепции построения личностно-ориентированных информационных систем: «Военмех. Вестник Балтийского государственного технического университета». — СПб.: Балтийский государственный технический университет, 2008. — с. 34—44.

14. Громов Г. Р. Национальные информационные ресурсы: проблемы промышленной эксплуатации. М.: Наука, 1984. - 237 е.: ил.

15. Миняйло А. М., Каныгин Ю. М., Рузакова О. В. Экономика и организация информационных ресурсов: учебное пособие. Екатеринбург: СИНХ, 1988.

16. Хорошилов А. В., Селетков С. Н., Днепровская Н. В. Управление информационными ресурсами. -М.: Финансы и статистика, 2006. 272 е.: ил.

17. Веревченко А. П. Информационные ресурсы: определение и краткая характеристика. // Прикладная информатика / Под ред. М. В. Савинкова. -1991.-Вып. 17.-е. 5-32.

18. Мировые и отечественные информационные ресурсы -Информационно-библиотечный центр РЭА имени Г. В. Плеханова — http://www.realib.ru/links/0 — дата обращения 7 апреля 2010 г.

19. Максимов Н. В., Патрыка Т. JL, Попов И. И. Информационные технологии в профессиональной деятельности: учебное пособие. М.: Форум, 2010. — 496 е.: ил. — (Профессиональное образование).

20. Емельянова Н. 3., Патрыка Т. JL, Попов И. И. Проектирование информационных систем: учебное пособие. М.: Форум, 2009. - 432 е.: ил. -(Профессиональное образование).

21. Шокин Ю. И., Федотов А. М. Информационные технологии Интернет http://www-sbras.nsc.ru/win/mathpub/comp-tech/t2n3/intranet.htm -дата обращения 7 апреля 2010 г.

22. Олифер В. Г., Олифер Н. А. Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы. СПб.: Питер, 2001. - 2001. — 672 е.: ил.

23. Таненбаум Э. Компьютерные сети: 4 издание: пер. с англ. СПб.: Питер, 2003.-992 е.: ил.

24. Магазов С. С. Когнитивные процессы и модели. М.: Издательство ЛКИ, 2007.-248 е.: ил.

25. Бешенков С. А., Ракитина Е. А. Моделирование и формализация, методическое пособие. -М.: Лаборатория Базовых Знаний, 2001. 432 е.: ил.

26. Джарратано Д., Райли Г. Экспертные системы: принципы разработки и программирование, 4-е издание: пер. с англ. М.: Издательский дом «Вильяме», 2007. - 1152 е.: ил.

27. ГОСТ Р ИСО/МЭК 12207-99. Государственный стандарт Российской Федерации: «Процессы жизненного цикла программных средств». М.: ИПК Издательство стандартов, 2000.

28. ГОСТ 7.0-99. Государственный стандарт Российской Федерации: «Система стандартов по информации, библиотечному и издательскому делу. Информационно-библиотечная деятельность, библиография. Термины и определения». Минск: ИПК Издательство стандартов, 2000.

29. Першиков В. И., Савинков В. М. Толковый словарь по информатике. М.: Финансы и статистика, 1991. - 543 с.

30. Гаскаров Д. В. Интеллектуальные информационные системы: учеб. для вузов. М.: Высшая школа, 2003. - 431 е.: ил.

31. Овчинников Р., Сухов С. Корпоративный веб-сайт на 100%. Требуйте от сайта большего! СПб.: Питер, 2009. - 320 е.: ил.

32. Арипова О. В. Методика управления агентами в мультиагентной экспертной системе / О. В. Арипова, А. Н. Гущин // Вестник Сибирского государственного аэрокосмического университета имени М. Ф. Решетнева, 2010. № 1 (27). - Красноярск: СибГАУ. - С. 79-84.

33. Хопкрофт Д., Мотвани Р., Ульман Дж. Введение в теорию автоматов, языков и вычислений: пер. с англ. М.: Издательский дом «Вильяме», 2002. - 528 е.: ил.

34. Люггер Д. Ф. Искусственный интеллект: стратегии и методы решения сложных проблем, 4-е издание: пер. с англ. — М.: Издательский дом «Вильяме», 2003. 864 е.: ил.

35. Вагин В. И., Головина Е. Ю., Загорянская А. А., Фомина М. В. Достоверный и правдоподобный вывод в интеллектуальных системах / под ред. В. И. Вагина, Д. А. Поспелова. М.: ФИЗМАЛИТ, 2004. - 704 е.: ил.

36. Гаврилова Т. А., Хорошевский В. Ф. Базы знаний интеллектуальных систем: учебник. СПб.: Питер, 2001. - 384 е.: ил.

37. Джексон П. Введение в экспертные системы: пер. с англ.: учебное пособие. М: Издательский дом «Вильяме», 2001. - 624 е.: ил.

38. Марселлус Д. Н. Программирование экспертных систем на Турбо Прологе: пер. с англ. М.: Финансы и статистика, 1994. - 256 е.: ил.

39. Змитрович А. И Интеллектуальные информационные системы, Минск: НТООО «ТетраСистемс», 1997. 368 с.:ил.

40. Статические и динамические экспертные системы: учеб. пособие / Попов Э. В., Фоминых И. Б., Кисель Е. Б., Шапот М. Д. М.: Финансы и статистика, 1996. - 320 е.: ил.

41. Уэно X., Кояма Т., Окамото Т., Мацуби Б., Исидзука М. Представление и использование знаний: пер. с япон. / под ред. X. Уэно, М. Исидзука. М.: Мир, 1989. - 220 е.: ил.

42. Осуга С. Обработка знаний: пер. с япон. М.: Мир, 1989. - 293 е.: ил.

43. Ясницкий Л. Н. Введение в искусственный интеллект: учеб. пособие для студ. высш. учеб. заведений. М.: ИЦ «Академия», 2005. 176 е.: ил.

44. Черноруцкий И. Г. Методы принятия решений. СПб.: БВХ-Петербург, 2005. - 416 е.: ил.

45. Попов И. И. Автоматизированные информационные системы (по областям применения): учеб. пособие / под общ. ред. К. И. Курбакова. -М.: Издательство Рос. экон. акад., 1999. — 103 с.

46. Частиков А. П., Гаврилова Т. А., Белов Д. JI. Разработка экспертных систем. Среда CLIPS. СПб.: БВХ-Перебург, 2003. - 608 е.: ил.

47. Подиновский В. В. Введение в теорию важности критериев в многокритериальных задачах принятия решений. — М.: ФИЗМАЛИТ, 2007. 64 е.: ил.

48. Рассел С., Норвиг П. Искусственный интеллект: современный подход, 2-е издание: пер. с англ. М.: Издательский дом «Вильяме», 2006. -1048 е.: ил.

49. Поспелов Д. А. Многоагентные системы настоящее и будущее // Информационные технологии и вычислительные системы, № 1, 1998, с. 14-21.

50. Поспелов Д. А. От коллектива автоматов к мультиагентным системам// Труды Международного семинара «Распределенный искусственный интеллект и многоагентные системы» (DAIMAS'97, Санкт-Петербург, Россия, 15-18 июня 1997). С. 319-325.

51. Гаазе-Рапопорт М. Г., Поспелов Д. А. От амебы до робота: модели поведения М.: Наука, 1987. - 288 е.: ил.

52. Искусственный интеллект: применение в интегрированных производственных системах / под ред. Э. Кьюсиака; пер. с англ. А.П. Фомина, под ред. А. И. Дащенко, Е. В. Левнера. М.: Машиностроение, 1991.-544 е.: ил.

53. Лорьер, Ж.-Л. Системы искусственного интеллекта: пер. с франц. -М.: Мир, 1991.-568 е.: ил.

54. Круглов В. В., Дли М. И. Интеллектуальные информационные системы: компьютерная поддержка систем нечеткой логики и нечеткого вывода. М.: ФИЗМАЛИТ, 2002. - 256 е.: ил.

55. Поспелов Д.А. Ситуационное управление: теория и практика. -М.: Наука, 1986.-288 е.: ил.

56. Лефевр В. А. Конфликтующие структуры. — М.: Издательство «Советское радио», 1973. 158 е.: ил.

57. Новиков Д. А. Чхартишвили А.Г. Рефлексивные игры. -М.: СИНТЕГ, 2003. 149 е.: ил.

58. Осипов Г.С. Приобретение знаний интеллектуальными системами: основы теории и технологии. М.: Наука. Физмалит, 1997. — 112 е.: ил.

59. Бежанишвили М. Н. Логика модальностей знания и мнения. -М.: КомКнига, 2007. 288 е.: ил.

60. Чаусов Ф. С. Управление сложными конфликтами. Новый подход к принятию решений. СПб., СПбВМИ, 2003. — 252 е.: ил.

61. Нечеткие множества в моделях управления и искусственного интеллекта/ под. ред. Д. А. Поспелова. М.: Наука, Физмалит, 1986. -312 с.: ил.

62. Советский энциклопедический словарь/ гл. ред. A.M. Прохоров. -Изд. 4. -М.: Издательство «Советская энциклопедия», 1987. 736 е.: ил.

63. Свидетельство о регистрации программы для ЭВМ № 2010612242. Программа анализа статистики использования информационного ресурса / О. В. Арипова, А. Н. Гущин 2010.

64. Арипова О. В. Разработка и использование электронных учебных пособий / О. В. Арипова // Третьи Уткинские Чтения: труды Общеросс. науч.-технич. конф. СПб.: Балтийский государственный технический университет, 2008. - с. 147-149.

65. Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ № 2010612241. Программа сбора данных их базы данных информационного ресурса / О. В. Арипова, А. Н. Гущин 2010.

66. Арипова О. В. Основы программирования на языке Си: метод, указания к лаб. работам / О. В. Арипова, О. А. Бузюкина; под ред.ч

67. Н. Н. Смирновой. СПб.: Балтийский государственный технический университет, 2006. — 53 с.

68. Арипова О. В. Структуры данных и алгоритмы: лабор. практикум / О. В. Арипова, О. А. Бузюкина; под ред. Н. Н. Смирновой. СПб.: Балтийский государственный технический университет, 2008. — 90 с.

69. Давние В. В. Прогнозные модели экспертных предпочтения: монография / В. В. Давние, В. И. Тинякова. Воронеж: Издательство ВГУ, 2005.-248 е.: ил.

70. Арипова О. В. Использование личностно-ориентированного подхода для обработки и анализа информации / О. В. Арипова // Гагаринские чтения: труды XXXVI Международн. молодежи, научн. конф. М.: МАТИ,2010. -Т.2. С. 244.