Научно-методические подходы к формированию компетентности в области информационной безопасности выпускников педагогических вузов

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Научно-методические подходы к формированию компетентности в области информационной безопасности выпускников педагогических вузов

1. Функциональное назначение продукта, область применения, его ограничения

В настоящее время, в условиях жесткой конкуренции производителей сложных авиационных, морских, наземных, космических эргатических комплексов остро стоит проблема сокращения сроков и повышения качества массовой подготовки операторов, их обслуживающих при снижении материальных затрат. Указанная проблема во всех индустриально развитых странах мира решается путем замены на ранних этапах обучения реального объекта его физической моделью, воспроизводящей основные функции оригинала, и подобной ему в заданных релевантных аспектах. Физическая модель реализуется в виде тренажера, также представляющего собой эргатическую систему, в котором оператор манипулирует имитаторами органов управления, а на него оказываются рассчитанное с помощью ЭВМ и воспроизведенные исполнительными подсистемами механическое, тактильное, звуковое, световое, и прочие воздействия, подобные соответствующим воздействиям реального комплекса.

На эффективность подготовки оператора влияет процесс обучения (тренинга) на тренажёре, реализуемый в виде последовательности учебно-тренировочных задач с дозированно нарастающей ситуационной сложностью от простого ознакомления с интерьером рабочего моста до разрешения критических или аварийных ситуаций, навыки работы в которых невозможно сформировать в реальных условиях. Для управления процессом обучения и его оптимизации необходима адекватная модель, позволяющая, с одной стороны, выявлять структурные ошибки в действиях обучаемого оператора, а с другой стороны, идентифицировать его неуверенные действия, приводящие при, в общем, правильном алгоритме работы с оборудованием к потере времени на распознавание ситуации и / или моторную реакцию.

В свою очередь, процесс обучения не может решаться традиционными методами, не учитывающими возрастающих объёмов и сложности восприятия информации.

Это создаёт предпосылки и необходимость разработки и применения новых образовательных технологий.

В настоящее время перспективной технологией обучения на тренажёрах и тренажёрных комплексах считается когнитивная образовательная технология.

Когнитивная образовательная технология (КОТ) является психолого-педагогической, предметно независимой индивидуально ориентированной образовательной технологией, обеспечивающей понимание и овладение обучаемым алгоритма отработки учебно-тренировочных задач на тренажёре, готовности решать подобные задачи в будущем путём формирования системы когнитивных схем.

Создание тренажерных систем и сетей обеспечивает наиболее полное и эффективное использование всего арсенала средств профессиональной подготовки операторов.

Тренажерные системы отличаются гибкой структурой, возможностью параллельной работы отдельных подсистем и каналов и высокой живучестью. Эти свойства тренажерных систем позволяют легко перестраивать их и осуществлять подготовку операторов новых или модернизированных объектов. Дальнейшее развитие тренажерных систем связано с унификацией не только отдельных элементов, но и ТС в целом, что позволяет ускорить оснащение УЦПО тренажерными средствами и снизить затраты на их проектирование.

В общем случае тренажер представляет собой специализированный комплекс технических средств, математического и программного обеспечения, обеспечивающие искусственное воспроизведение условий и факторов, аналогичных тем, которые имеют место в процессе работы должностного лица органа управления (оператора) в процессе выполнения задач по предназначению (по управлению реальным объектом).

Имитация условий работы оператора осуществляется, как правило, на основе использования рабочего места оператора (например, макета кабины боевой машины), интерьер которого в возможно более полной степени соответствует интерьеру реального объекта, динамика поведения объекта и логика функционирования его систем моделируется вычислительным устройством, а полнота воспроизведения внешних условий обстановки обеспечивается имитаторами визуальной обстановки, имитаторами средств связи и др. Это позволяет имитировать в требуемом объеме весь процесс деятельности оператора и, следовательно, производить отработку необходимых навыков по управлению объектом в целом или его отдельными системами.

Наибольшее применение тренажеры получили в авиации и космонавтике. На авиационных тренажерах отрабатываются взлет и посадка, полет по маршруту, выполнение различных операций в аномальных условиях и режимах полета, которые в реальном полете воспроизводить небезопасно или невозможно.

Преимуществами тренажеров являются: высокая экономичность, малые временные затраты на обучение; возможность всестороннего контроля процесса обучения; широкие вариации условий и ситуаций в тренировочных упражнениях; возможность «замораживания» условий, повторения и изменения временного масштаба (замедления или ускорения) тренировочного упражнения.

По приведенным в иностранной печати данным [82], затраты на подготовку операторов различных движущихся аппаратов при использовании тренажеров снижаются в 4 - 12 раз по сравнению с затратами на обучение традиционными методами.

В зависимости от назначения на тренажерные системы могут возлагаться самые различные задачи, к которым относятся:

первоначальное обучение операторов;

переучивание операторов и тренировки по поддержанию навыков;

профессиональный отбор операторов;

отработка методик и программ обучения операторов;

решение исследовательских задач и задач совершенствования техники.

Вопрос о том, какие факторы реального объекта, в какой полноте и с какой точностью должны имитироваться на тренажере, решается на основе психологического анализа взаимодействия человека-оператора с реальной средой и определяется спецификой решаемых оператором задач. При этом учитывается психологическая структура навыков, которая включает цель выполнения действия, особенности восприятия, внимание, мышление, характер движений.

Как правило, в тренажерах моделируются физические факторы среды, вызывающие у обучаемых ощущения, адекватно связанные с их деятельностью в реальных условиях (шумы, вибрации и т.д.); имитируется связь операторов с внешними абонентами и между собой; при необходимости моделируются другие системы.

Эффективность применения тренажеров зависит не только от степени приближения условий тренировок к реальным, но и от методик обучения операторов, которые разрабатываются с учетом закономерностей формирования навыков у обучаемых. В программу тренировочных упражнений должны входить, прежде всего, наиболее сложные критические ситуации, навыки работы в которых невозможно сформировать в реальных условиях. Кроме того, тренажер должен позволять инструктору изменять ситуации, вводить новые или дополнительные условия, усложняющие управление объектом или создающие помехи, а также формировать упражнения дозировано-прогрессирующей сложности. При этом навыки ранжируются по значимости; характер задач, выполняемых в процессе тренировки, индивидуализирован с учетом функциональных обязанностей и возможностей оператора.

Оптимизация обучения достигается также такими методическими приемами, как повторное воспроизведение особо сложных элементов управления, ввод неисправностей, останов тренировочного упражнения для оперативного разбора инструктором ошибок, допущенных обучаемым, объективизация обучения, самоконтроль и др.

В ряде случаев, например для подготовки операторов в условиях быстротечных процессов, возникает необходимость их более медленного воспроизведения (обучение в нереальном масштабе времени) с последующим постепенным переходом к реальному времени.

Большие возможности в повышении эффективности подготовки операторов на тренажерах представляет режим послетренировочного воспроизведения процесса тренировки в реальном и замедленном масштабе времени. Сущность режима воспроизведения состоит в повторении на средствах отображения информации рабочего места обучающего процесса тренировки с любого момента времени для разбора действий и ошибок обучаемого и планирования путей их устранения.

В целом для обеспечения формирования и совершенствования у операторов профессиональных навыков и умений по управлению динамическими объектами на тренажеры возлагаются следующие основные задачи:

моделирование в регулируемом (замедленном, реальном, ускоренном) масштабе времени функционирования объекта (динамики его поведения, бортовых систем) и внешней обстановки в средствах наблюдения объекта в соответствии с управляющими воздействиями обучающегося оператора в нормальных и критических режимах;

моделирование физических факторов рабочей среды, вызывающих у обучаемых ощущения, адекватно связанные с алгоритмом их деятельности;

управление процессом обучения и тренировки;

контроль, оценка и регистрация деятельности операторов в процессе обучения и тренировки;

воспроизведение информации, зафиксированной в процессе обучения и тренировки, с возможностью временной остановки, возврата на любой предыдущий этап отрабатываемой задачи.

Тренажерная система должна обеспечивать идентичность восприятия информации и пространственно-временных характеристик управляющих воздействий обучаемого на ТС и на реальном объекте, широкий диапазон воспроизводимых в тренировочных упражнениях условий и ситуаций, гибкую перестройку на выполнение различных задач.

Выполнение указанных задач и требований обеспечивается соответствующим структурным построением тренажерной системы.

В общем случае тренажерная система включает в себя ряд взаимодействующих тренажеров, имеющих структуру, приведенную на рис. 1.

В состав любого тренажера входит рабочее место обучаемого оператора, включающее имитаторы органов управления, имитаторы приборов управления, а также средства воздействия на оператора. Средства моделирования и управления предназначены для получения информации с имитаторов органов управления, текущих расчетов показаний приборов величин воздействий на оператора. Общий контроль и управление процессом обучения осуществляет инструктор, который взаимодействуя со средствами моделирования и управления, определяет учебно-тренировочную задачу, осуществляет контроль воздействий на оператора, а также имеет непосредственную связь с ним.

Рисунок 1. Обобщенная структура тренажеров

Тренажеры позволяют сократить до минимума или даже исключить подготовку операторов на реальных движущихся объектах, сократить расходы на подготовку и повысить уровень профессионализма операторов.

Однако сложность и высокая стоимость тренажеров требуют поиска путей более эффективного их использования. Это особенно важно при оснащении тренажерами больших центров подготовки операторов. Тренажеры находят широкое применение в различных сферах человеческой деятельности и являются наиболее эффективным средством массовой подготовки операторов.

Анализ существующих в настоящее время работ в области теории проектирования тренажеров как технических систем: Бабенко А.С., Боднера В.А., Закирова Р.А., Шукшунова В.С. и в области решения задач оптимизации информационно-вычислительных процессов: Алексеева О.Г., Балыбердина В.А., Герасименко В.А., Глушкова В.М., Касперского Е.В., Киселева В.Д., Кузнецова Н.А., Кульбы В.В., Мамиконова А.Г., Михалевича В.С., Молдавяна А.А., Пятибратова А.П., Сергиенко И.В., Столярова Б.А., Якубайтиса Э.А., Янбых Г.Ф. и др.), показал, что:

попытки применения существующих методов проектирования АСУ к разработке программно-аппаратных средств тренажёрных систем специального назначения не в полной мере учитывает специфику построения и эксплуатации такого рода объектов;

отсутствие единой концепции, архитектуры, системы стандартов и, как следствие, единой технологии приводит к дублированию разработок, несовместимости различных систем и значительным финансовым затратам на их сопряжение и эксплуатацию;

бессистемное использование зарубежных аппаратно-программных средств, основанных на «фирменных», не имеющих открытых спецификаций, решениях, препятствуют эффективной адаптации к требованиям вычислительной среды тренажёров дальнейшей модификации, расширению и потенциально создает угрозу национальной безопасности.

Анализ перспективных архитектурных решений и новых вычислительных, информационных и сетевых технологий создания аналогичных информационных систем за рубежом выявляет мировую тенденцию развития перспективных АСУ на принципах «Открытых Распределенных Систем».

Организационная структура вычислительной среды перспективных тренажёрных систем соответствует территориально разнесенной и многоуровневой, иерархически распределенной структуре системы управления, органы и пункты управления формирований которого поэтапно включаются в контур автоматизированного управления.

Принципиальной особенностью построения вычислительной среды тренажёров нового поколения является применение компьютерной сети (КС) в качестве ее технологической подсистемы. Компьютерная сеть, базируясь на принципах «Открытых Распределенных Систем», выступает системообразующим ядром - основой оптимальной системной интеграции ее элементов друг с другом и элементами других подсистем.

Таким образом, необходимо повышение эффективности принимаемых решений по проектированию программного обеспечения тренажёрных систем специального назначения за счет совершенствования методического аппарата оптимального построения и оценки функционирования субъектов информационного взаимодействия.

Для разработки подхода к моделированию тренажерных систем четвертого поколения рассмотрим принцип их функционирования (рис. 2).

Тренажерная система представляется в виде нескольких взаимодействующих комплексов, обведенных на рис. 2 штрихпунктирной линией. В состав каждого комплекса входят следующие взаимодействующие субъекты:

инструктор И, который может быть один на всю систему, или их может быть множество, например, по одному на каждый комплекс, что отображено на рис. 2 штриховыми контурами;

оператор О, обучающийся с применением рассматриваемого тренажерного комплекса;

технические средства комплекса ТС, включающие рабочее место оператора с интерьером, воспроизводящим интерьер реальной моделируемой системы, имитаторы органов и приборов управления, средства воздействия на оператора и / или его рабочее место, т.е. все узлы и блоки, подвергающиеся на этапе разработки и производства т.н. «жесткому» программированию;

вычислительная среда ВС, включающая средства моделирования и управления, к которым относятся модуль центральной бортовой ЭВМ (возможно, многопроцессорной), модули контроллеров управления периферийными техническими средствами, модули межпроцессорных связей и коммуникаций модуль памяти и т.п.

Рисунок 2. Функциональная схема информационного взаимодействия в тренажерных системах четвертого поколения

Каждый из субъектов, реализуя корпоративную цель тренажерной системы, функционирует по своему алгоритму, что показано штриховыми двойными стрелками внутри каждого блока, изображающего соответствующего субъекта.

Укрупненные алгоритмы обучаемого оператора / инструктора идентичны и являются общими алгоритмами целенаправленной осмысленной деятельности.

Первый этап алгоритма, восприятие информации, представляет собой процесс, включающий в себя операции обнаружения объекта, выделения в объекте отдельных признаков, отвечающих стоящей перед оператором задаче, ознакомления с выделенными признаками и идентификации объекта восприятия.

Второй этап, оценка информации, осуществляется путем сопоставления воспринятой информационной модели со сложившейся у оператора внутренней образно-концептуальной эталонной моделью процесса, на основе заранее заданных или сформированных в процессе обучения критериев оценки.

Третий этап - принятие решения о действиях - акт, формируемый на основе проведенного анализа информационной и образно-концептуальной моделей обстановки.

Четвертый этап - исполнение принятого решения посредством определенного действия или отдачи соответствующих распоряжений.

Первые два этапа представляют информационный поиск, следующие два этапа объединяются понятием обслуживания. В реальной ситуации информация поступает к оператору параллельно по множеству каналов восприятия: визуальному, слуховому, осязательному, обонятельному и т.п.

Укрупненные алгоритмы функционирования технических средств включают следующие этапы:

Первый этап, получение команды, которая может быть передана в виде механического перемещения органа управления, электрического импульса, изменения параметров тепломеханического модуля и т.п.

Второй этап, отработка команды, может означать преобразование одного механического перемещения в другое, получение сообщения по радиоканалу, перезарядка автоматического оружия и другие производимые соответствующим техническим средством элементарные действия по «жесткой» программе, заложенной в него на этапе проектирования и реализованные на этапе производства. При этом иногда простые технические решения приводят к обработке поступившей информации по весьма сложным алгоритмам.

Третий этап, воздействие на внешнюю, по отношению к техническому средству, среду, реализуется в виде внешней реакции технического средства на полученную команду, доступной для восприятия другими субъектами.

В качестве примера можно привести «жесткую» программу отработки характеристики люфта, реализуемую, например, в педали газа управления силовой установкой или в рулевом приводе колесного транспортного средства (рис. 3). Механически люфт «жестко» программируется весьма просто, в виде зазора в подвижном соединении, что отражено на рис. 3а. Сама характеристика люфта имеет вид, приведенный на рис. 3б. Алгоритм, описывающий люфт, приведен на рис. 3 в.

В алгоритме х, у - текущие значения входной и выходной величин, соответственно; х, у - значения входной и выходной величин, занесенные в память на предыдущем шаге работы алгоритма; - флаг, принимающий значения: = 1, если текущие значения х и у лежат на правой наклонной прямой характеристики, приведенной на рис. 1.7 б, = - 1, если текущие значения х и у лежат на левой наклонной прямой указанной характеристики, и = 0, если текущие значения х и у лежат между левой и правой прямыми.

Рисунок 3. «Жесткая» программа люфта при отработке команды передачи воздействия х на выходную величину у

Технические средства также могут взаимодействовать между собой, что показано на рис. 2 двунаправленной стрелкой, поэтому алгоритмы функционирования технических средств также могут включать действия, выполняемые параллельно. Время выполнения любого действия можно считать случайным и известным с точностью до плотностей распределения. Исход каждого действия также можно считать случайным, например, если учесть возможность появления перемежающегося отказа (сбоя) в работе оборудования.

Организация работы тренажерных систем в целом связана с решением задач автоматизированной обработки данных, планирования, документирования. Поэтому важнейшее место занимает вычислительная среда (ВС) тренажерной системы, под которой понимается программно-технические средства с распределенной обработкой данных, реализуемые в виде локальных вычислительных сетей. ВС обеспечивает реализацию весьма сложных процедур обработки специальной информации, начиная от создания виртуального объекта, подобного реальному и обеспечение сетевого взаимодействия других субъектов тренажерной системы, и кончая документированием процесса и результатов тренажа обучаемого оператора.

Возможные варианты построения физической структуры ТС ВС во многом определяются структурой информационного взаимодействия между субъектами. Последняя формируется на основе анализа функций и задач, стоящих перед тренажерной системой при реализации процесса тренажа: имитационное моделирование динамики подвижного наземного объекта, расчет управляющих воздействий на исполнительные узлы и механизмы ТС, формирование виртуальной визуальной обстановки, реализация интерактивного режима взаимодействия операторов между собой и с инструктором, ведущим тренировку. Кроме основных процессов, в тренажерных системах реализуются информационные процессы, обеспечивающие живучесть технических и программных средств, протоколирование процесса тренировок, защиту данных и информационных каналов, и т.п.

Общепринятая физическая структура ВС в настоящее время включает сосредоточенный центральный вычислительный комплекс, обеспечивающий решение задач в реальном масштабе времени, и сеть терминальных ЭВМ, осуществляющих непосредственное взаимодействие с операторами, инструкторами и объектами. Основным элементом структуры является автоматизированное рабочее место (АРМ), на котором воссоздаются условия имитируемого процесса. АРМ должностного лица органа управления может представлять собой персональную ЭВМ с соответствующим программным обеспечением или макет рабочей зоны реального объекта. В этом случае на АРМ устанавливаются все необходимые органы управления и средства наблюдения, которыми пользуется оператор при управлении реальным объектом.

Процесс функционирования вычислительных систем с распределённой обработкой данных отличается высокой степенью сложности, однако в указанном процессе можно выделить следующие основные этапы (рис. 4).

Первый этап связан с процессом получения и передачи по интерфейсу через контроллер ввода следующих данных:

измеренных и переведенных в цифровую форму аналоговых сигналов с датчиков, установленных на имитаторы органов управления на рабочих местах обучаемых операторов и сигналов, используемых при управлении ТС;

цифровых сигналов с датчиков имитаторов органов управления и систем управления исполнительными средствами тренажеров;

сообщений, поступающих по каналам связи, и т.п.

Второй этап заключается в обработке поступивших данных с помощью программных средств вычислительных комплексов, ЭВМ, микропроцессорных контроллеров и т.п.

На третьем этапе реализуется вывод данных через контроллер вывода, преобразование их в сигналы требуемой формы и с заданными параметрами и передача сформированных сигналов к месту назначения.

Рассмотрим простейший детерминированный алгоритм ввода данных х и расчета функции у по зависимостям, указанным на рис. 4 а. График вычисляемой функции приведен на рис. 4б.

Рисунок 4. Алгоритм расчета величины y

Вводятся и обрабатываются случайная величина, распределенная по закону f(х), который имеет область определения -1 х 1. Оператор ввода данных х алгоритма реализуется в течение случайного времени (см. выше), а расчет функции у производится в формате с фиксированной точкой, в частности, в регистрах общего назначения, либо за четыре такта машинного времени (при х 0) с вероятностью , либо за двадцать тактов машинного времени (при х > 0) с вероятностью . Если рассматривать данный алгоритм как оператор некоторого алгоритма более высокого уровня, то естественно предположить, что время выполнения рассматриваемого оператора характеризуется случайной величиной, при этом источником случайности являются обрабатываемые данные.

Взаимодействие в тренажерных системах осуществляется через информационные связи между субъектами, показанные на рис. 2 двойными сплошными стрелками.

От инструктора к обучаемому оператору поступает постановка учебно-тренировочных задач, устные, письменные и виртуальные команды текущего управления процессом обучения, текущая и итоговая оценки отдельных действий и всего этапа обучения в целом.

От инструктора на технические средства поступает поток команд, корректирующих состояние технических средств, блокировки исполнительных узлов и механизмов в случае, если возникает угроза здоровью или жизни обучаемого оператора и т.п.

Инструктор вводит в вычислительную среду учебно-тренировочные задачи, вводит и корректирует исходные данные учебно-тренировочных задач, дает задание на документирование процесса тренировок, обеспечивает программную защиту от несанкционированного доступа протоколов тренировок.

От обучаемого оператора к инструктору передается информация о действиях оператора, реакция на текущие устные и виртуальные команды, доклады о начале и окончании отработки этапов учебно-тренировочной задачи и всей задачи в целом. В современных тренажерных системах инструктор получает также телевизионное изображение оператора, которое позволяет более точно оценить степень его подготовленности.

От технических средств к инструктору поступает информация о состоянии узлов, блоков и механизмов тренажерной системы, а также макета рабочего места оператора.

Наибольший объем информации инструктор получает из вычислительной среды. Все вышеперечисленные данные предварительно обрабатываются в вычислительной среде и отображаются через графический интерфейс на экране монитора, что в свою очередь, позволяет инструктору принимать адекватные решения о процессе обучения личного состава.

Информационное воздействие со стороны ТС на обучаемого оператора является наиболее существенным, и именно оно должно создавать у него эффект подобия. Информационное воздействие разделяется на непосредственное и опосредованное. Непосредственное информационное воздействие реализуется в виде интерьера кабины, формы и пространственного расположения органов и приборов управления, силомоментных и вибрационных ощущений, получаемых от контактов макетами органов управления, схожих с соответствующими ощущениями от контактов с реальными органами управления. Опосредованное информационное воздействие реализуется постольку, поскольку виртуальный объект, формируемый в ВС, воздействует на оператора через ТС. Так, на выходах исполнительных узлов, блоков и механизмов ТС с помощью программных средств ВС формируются: визуальная фоно-целевая обстановка, шумовые эффекты, акселерационные, вибрационные и иные механические воздействия, в частности динамической платформы с установленной кабиной на пространственное положение обучаемого оператора. Информационное воздействие со стороны ТС начинается до начала реализации учебно-тренировочной задачи, и оканчивается, только когда обучаемый оператор покидает тренажер.

Информационное воздействие обучаемого оператора на технические средства осуществляется в виде манипуляции макетами органов управления (рукояток, кнопок, педалей, рычагов и т.п.). Навыки формирования дозированных целенаправленных воздействий на ТС является конечной целью обучения оператора. Воздействия измеряются с помощью датчиков: положения, контактных, оптико-электронных и других, и результаты измерений в виде массива данных вводятся в вычислительную среду, что в свою очередь, означает опосредованное воздействие оператора и на вычислительную среду тоже.

Таким образом, информационное воздействие со стороны ВС на обучаемого оператора и со стороны оператора на ВС является опосредованным и реализуется через воздействие управляемых исполнительных устройств ТС и через макеты органов управления, соответственно. Кроме того, в современных тренажерных системах, особенно в подсистемах высшего иерархического уровня, не исключается непосредственное информационное взаимодействие обучаемого с вычислительной средой. Взаимодействие осуществляется по общепринятому принципу: в ЭВМ с помощью клавиатуры, манипулятора, или иного штатного периферийного оборудования, вводятся задания, которых программно обрабатываются, и результат обработки отображается на экране монитора.

Информационное воздействие ТС на ВС и ВС на ТС осуществляется в виде аналоговых и цифровых интерфейсов ввода-вывода, прямой и обратной связей замкнутых контуров управления, каналов получения внешних команд, каналов телеметрической информации и т.п. Характерной особенностью данного информационного воздействия является специфицированные требования к объему и составу передаваемых / принимаемых данных, определенные соответствующими протоколами обмена.

Таким образом, весь объем информационных связей может быть определен и для процессов информационного обмена может быть сформирована единая математическая модель, позволяющая оценить эффективность каждого из каналов приема / передачи данных, а также эффективность функционирования всей системы в целом.

Как следует из рис. 2, все данные, которыми субъекты взаимодействия обмениваются между собой в тренажерных системах, формируются в результате функционирования некоторых алгоритмов, реализуемых каждым из субъектов взаимодействия в рамках общей корпоративной цели функционирования системы. Несмотря на существенные различия физических особенностей субъектов взаимодействия, алгоритмы имеют ряд существенных общих признаков, что позволяет сформировать единый подход к моделированию информационных процессов в тренажерной системе.

Алгоритмы обработки информации, поступающей из разных каналов, имеют следующие общие особенности.

1) Алгоритмы различных субъектов работают параллельно, взаимодействуя между собой.

2) Процесс реализации алгоритма может быть разбит на более мелкие подпроцессы (операторы), каждый из которых сам является алгоритмом.

3) Время выполнения каждого оператора является случайной величиной. Источником стохастизма являются: для вычислительной среды - обрабатываемые случайные данные, для человека - «человеческий фактор» (среднее время выполнения действия выше, а среднеквадратичное отклонение меньше у обученного оператора и инструктора, чем у необученного), для технических средств - дополнительные неучтенные воздействия со стороны окружающей среды.

4) При принятии решения субъектом, приводящего к изменению порядка следования операторов, для внешнего, по отношению к субъекту, наблюдателя выбор направления осуществляется случайным образом. Источником стохастизма являются: для технических средств / вычислительной среды - обрабатываемые / обрабатываемые случайные воздействия / данные; для человека - степень обученности (вероятность выбора верного направления действий больше у обученного оператора и инструктора, чем у необученного);

5) Алгоритм является циклическим, т.е. после завершения выполнения алгоритма происходит возврат к его началу (у человека, после выполнения очередного действия следует новый этап восприятия).

6) В каждом субъект параллельно может быть реализовано множество алгоритмов, при наличии физической возможности.

Так человек может одновременно воспринимать информацию по нескольким каналам и производить действия правой / левой рукой, правой / левой ногой, головой и т.п. Динамическая платформа с кабиной, установленная на неподвижное основание, может одновременно перемещаться по одной вертикально и трем (тангаж, крен, курс) угловым координатам. Многопроцессорная вычислительная среда может одновременно интерпретировать несколько алгоритмов, а в вычислительной среде на ЭВМ фон-Неймановского типа (с последовательным исполнением команд) интерпретация алгоритма может проводиться параллельно с поиском информации в накопителях внешних запоминающих устройств.

7) В алгоритме имеются операторы, формирующие запросы на обработку к другим субъектам взаимодействия, в этом смысле каждый субъект является источником заявок на обслуживания в систему коллективного пользования. Так, обучаемый оператор, вводя данные в ВС, инициирует обработку введенных данных. Вывод данных из ВС в ТС инициирует отработку входного воздействия соответствующим узлом, блоком или механизмом и т.п.

8) Каждый алгоритм обрабатывает запросы от других субъектов взаимодействия, в этом смысле каждый субъект является обслуживающим каналом (обслуживающим прибором) в системе массового обслуживания. Так в ВС, обработка данных на ЭВМ фон-Неймановского типа имеет время начала и время окончания интерпретации алгоритма, что может рассматриваться как время обслуживания принятой заявки.

Информационные каналы, связывающие взаимодействующих субъектов, также могут рассматриваться как обслуживающие каналы системы массового обслуживания (в частности, сетевой кабель), при этом источником заявок являются все субъекты, подключенные к данному информационному каналу.

Перечисленные особенности алгоритмов информационного взаимодействия затрудняют моделирование тренажерных систем в целом и создание адекватных методов их исследования и разработки. Вместе с тем значительные материальные затраты на создание и эксплуатацию тренажерных систем побуждают к получению количественных оценок различных аспектов их функционирования с целью выбора рациональных инженерных решений на различных этапах их проектирования, эксплуатации, модернизации и развития. В этой связи особенно большое значение приобретает проблема решения комплекса задач, связанных с анализом и оптимальным синтезом тренажерных систем, включающих множество взаимодействующих субъектов.

2. Используемые технические средства

Проекты стандартов разработаны c помощью Microsoft Word 2010. Используемая операционная система - Windows 7.

3. Специальные условия применения и требования организационного, технического и технологического характера

Каких-либо специальных условий применения и требований организационного, технического или технологического характера не предусмотрено.

Размещено на Allbest.ru