Моделі, методи та засоби адаптації інформаційних технологій підтримки прийняття рішень і навчання до когнітивних можливостей користувачів

Результати досліджень розділу застосовано в ході реалізації проекту створення корпоративного навчального середовища університету, системи підтримки прийняття рішень у галузі АПК. До їх складу входять інформаційні ресурси агентів: користувачів, тьюторів, експертів, осіб, що приймають рішення, адміністраторів, програмних агентів електронних бібліотек та адміністраторів системи, презентаційних агентів.

У п'ятому розділі моделі, методи, шаблони проектних процедур, створені в попередніх розділах, застосовуються для розробки програмних засобів інформаційних технологій для навчання та професійної діяльності агентів-користувачів. інформаційний користувач програмний комп'ютерний

Дії агентів у межах систем підтримки прийняття рішень (СППР) можна звести до діалогового обміну інформацією щодо пошуку варіантів, критеріїв вибору та авторизації рішення. У розділі розглянуто аспекти раціонального вибору варіантів у контексті прийняття рішення на основі діалогової моделі, коли процес раціонального вибору варіантів рішення представлений як покрокова реалізація ситуацій «питання-відповідь».

Для забезпечення спілкування користувача з СППР застосовано запропоновану в розділі 2 модель та метод динамічної побудови сценарію діалогу, що ґрунтуються на оцінках неповноти даних, також архітектуру групової системи прийняття рішень на основі моделей взаємодії інтелектуальних агентів. Метод формування тестів реалізується для формування запитів під час пошуку та синтезу чи генерації інформації в процесах прийняття рішень. Для агентів-виконавців система підтримки прийняття рішень змінює характеристики інформаційного потоку, спрямованого від системи (реалізується адаптивне управління).

Результати експериментальних досліджень, описані в розділі, підтверджують адекватність гіпотез, теоретичних положень, моделей та концепцій проектування програмних засобів. Для вибору інструментальних засобів проектування й розробки виконано їх огляд та аналіз. Створені програмні компоненти моніторингу когнітивних можливостей отримують інформацію про когнітивний тип користувача, використовуючи комп'ютерні версії психодіагностичних методик (батареї тестів загального інтелекту, структури інтелекту, загальних можливостей та ін.). Програмні компоненти тестування предметних знань надають інформацію про поточний рівень знань користувача. Одна з предметних галузей, для якої створено базу даних понять для побудови тестів, є онтологічною моделлю знань з оцінки економічних ризиків. Програмування комунікативних процедур «користувач-система», «користувач-експерт», «користувач-користувач», міжпрограмних зв'язків та планування послідовностей обміну повідомленнями виконано на основі моделей діалогової взаємодії розділу 2. На узагальненому рівні комунікативні процеси є послідовностями операцій циклів діалогових машин 1-го та 2-го роду.

Створені програмні засоби реалізують компоненти інформаційної системи, що забезпечують адаптивне управління потоками даних, адресованих користувачеві. Діаграма класів такої системи в нотації візуального проектування наведена на рис. 8.

Програмні засоби здійснюють моніторинг довготривалих та поточних когнітивних можливостей користувача (когнітивного стану) як етапу адаптивної інформаційної технології, а саме: визначення когнітивного типу на основі тестування інтелектуальних якостей, після чого визначається тип користувача, що тестується (за перевагами щодо темпу, форми, рівня складності інформаційних матеріалів); оцінку рівня знань предметної галузі в умовах професійної (для СППР) та навчальної діяльності (в АСН); оцінку ступеня втоми користувача за характеристиками його голосу (просодичними ознаками).

На рис. 9 наведено структуру програмного засобу для автоматизованої побудови тестових питань оцінки рівня знань користувача в нотації діаграми «пакетів і залежностей» UML.

Додатки до дисертаційної роботи містять результати експериментів, а також документи про застосування результатів роботи в організаціях та компаніях.

ВИСНОВКИ

У дисертаційній роботі вирішена проблема створення моделей, методів та засобів підвищення ефективності адаптивних процесів асиміляції, перетворення та використання інформації користувачами інформаційних технологій прийняття рішень та навчання. У ході дисертаційних досліджень були отримані такі результати:

1. Аналіз проблем обробки зростаючих обсягів даних користувачами автоматизованих систем підтримки прийняття рішень та навчання, методів і засобів адаптації інформаційних технологій свідчить, що в цій галузі реалізуються проекти, спрямовані на подолання наслідків перевантаження користувачів зростаючими обсягами інформаційних потоків. У роботі показано, що сукупність таких методів можна звести до «ручного» управління форматами даних користувачем та експертом (адміністратором) або програмними засобами через використання пошукових профілів. У зв'язку з цим доцільним є підхід до створення моделей та засобів автоматизації процесів адаптації в складі інформаційних технологій, який забезпечує врахування індивідуальних можливостей користувача сприймати й опрацьовувати інформацію.

2. Уперше виконано синтез моделі інформаційної взаємодії, представленої як абстрактна діалогова машина, що діє незалежно від семантики діалогу; розвинуто теорію діалогового процесу для забезпечення знання-орієнтованої інформаційної взаємодії як складової адаптивних інформаційних технологій; запропонована формально-логічна модель діалогової взаємодії агентів-учасників системи, що виконують: процедури збору і сприйняття інформації; пошук альтернатив та реалізацію раціонального вибору в процесах прийняття рішень; моніторинг стану користувача інформаційної системи; пошук об'єкта наступного кроку інформаційної взаємодії; вперше на основі теорії раціонального вибору в контексті прийняття рішень та інтерогативної логіки показано, що діалогова модель описує процес раціонального вибору альтернативних рішень; запропонована архітектура абстрактної діалогової машини, що моделює реалізацію діалогу без попереднього його опису на основі оцінки невизначеності даних. Діалогова машина є «шаблоном» для концептуального моделювання програмних діалогових систем об'єктно-орієнтованими методами.

3. Розроблено архітектуру адаптивної інформаційної системи, що основана на розвинутій у роботі теорії інформаційної взаємодії користувача з комп'ютером; вперше запропоновано концепцію побудови інформаційних технологій, призначених для використання в галузях організаційного управління та навчання, що забезпечують управління характеристиками подання інформації з урахуванням когнітивних особливостей користувачів; побудовано мультиагентну модель інформаційної взаємодії з користувачами, що забезпечує адаптивні інформаційні технології підтримки навчання та прийняття рішень. Структура адаптивної інформаційної системи представлена множиною спеціалізованих програмних агентів: діалогових машин 1-го та 2-роду (моніторинг когнітивного стану користувача, трансфер декларативних знань, логічне введення та виведення знань), агента управління базою даних опису предметної галузі (декларативні знання), презентаційного агента (управління формою представлення даних), бази даних когнітивного стану користувачів, бази даних сценаріїв (тестування та навчання).

4. Розроблено засоби автоматизованого моніторингу рівня знань, що впливають на процеси ефективності сприйняття нової інформації користувачем для формування адаптивних впливів на інформаційні потоки. Запропоновано модель предметних знань користувача, орієнтовану на автоматичний синтез мовних складових навчального діалогу з метою тестування елементів когнітивного стану. На основі подальшого розвитку методів побудови тестів контролю рівня знань користувача запропоновано метод автоматичного формування тестів типу «на розрізнення» та варіантів відповідей на основі логічного висновку з використанням моделі декларативних знань предметної галузі й формально-логічної моделі діалогового процесу.

5. Вперше запропоновано складові моделі користувача інформаційної системи, що забезпечують персоналізацію при побудові інформаційних технологій з урахуванням особистих переваг сприйняття декларативних знань. Введено поняття «когнітивний стан користувача» як множина даних, що описує когнітивний тип, рівень предметних знань, поточні психофізіологічні можливості сприймати інформацію (рівень утоми). Когнітивний тип визначає переваги (пріоритети) користувача до характеристик інформаційного потоку «комп'ютер-користувач»: форму представлення інформації (малюнок, схема, текст, звук); темп подачі матеріалу та його складність. Пропонований у роботі метод визначення когнітивного типу використовує нечітку логіку для віднесення користувача до одного з двадцяти типів з урахуванням трьох складових характеристик користувача.

6. Удосконалено процес об'єктно-орієнтованого аналізу та проектування інформаційних технологій, запропоновано типове проектне рішення, що представлене шаблонами уніфікованого процесу проектування. Шаблони визначають: ієрархію класів програмних засобів та структуру моделі бази даних користувача адаптивних АСН і СППР, структуру програмних засобів для реалізації сценарної та несценарної (динамічної) діалогової взаємодії агентів, структуру системи автоматизації синтезу тестів та контролю знань у нотації діаграми пакетів і залежностей для побудови АСН.

7. Створено програмні засоби, що реалізують функції персоналізованого інтелектуального тьютора. Ці засоби забезпечують скорочення часу розробки «електронних» методичних комплексів для дистанційного та локального навчання завдяки автоматизації синтезу тестових множин для контролю знань. Програмні методи автоматичного синтезу питань та варіантів відповідей для тестування реалізовано з використанням онтологічних засобів дослідження предметної області на основі стандартних відношень-зв'язків, що є методом концептуального моделювання в проектних технологіях розробки інформаційних технологій. У системах підтримки прийняття рішень програмні засоби створення тестів забезпечують контроль рівня знань (компетенції) осіб, що приймають рішення. Виконано проектування та розробку інформаційного сайту, призначеного для збору інформації та прийняття рішень в галузі діяльності АПК. Програмні засоби доступу до бази даних машин для сільського господарства побудовано з використанням шаблону проектування несценарних діалогів.

8. Результати досліджень упроваджено в науково-дослідних роботах за безпосередньою участю автора та під його науковим керівництвом: «Оболочка диалоговых систем» (1997 р., інв. №0202); «Методи та засоби формування та застосування змісту навчального матеріалу в умовах використання дистанційних технологій» (держ. обл. ном. 0305U005053, 2004 р.); «Оцінка ефективності впровадження системи дистанційного навчання» (держ. обл. ном. 0305U005050, 2004 р.); «Адаптація та персоналізація комп'ютерних систем навчання» (держ. обл. ном. 0305U001759, 2002 р.); «Розробка діалогової оболонки засобами високорівневих мов програмування» (держ. обл. ном. 0305U001760, 2004 р.); «Комп'ютерні технології формування інформаційного та методичного комплексів спеціальності у вищому навчальному закладі» (держ. обл. ном. 0305U005058, 2002 р.); «Моделі та методи інформаційного менеджменту для управління інтелектуальними ресурсами» (держ. обл. ном. 0307U003104, 2005 р.); «Адаптивне управління інформаційними процесами в гібридних інтелектуальних системах» (держ. реєстр. ном. 0107U012261, 2007 р.); «Побудова інструментальних програмних систем автоматизації тестування знань у гібридних інтелектуальних середовищах на основі агентних технологій» (держ. реєстр. ном. 0107U012262, 2007 р.); роботи виконувалися в рамках комплексного наукового напряму в Східноєвропейському університеті економіки і менеджменту; автоматизація тестування знань «дистанційних» студентів у проекті «Дослідження і розвиток дистанційної освіти для регіонів» Черкаського обласного благодійного фонду «ХХІ сторіччя»; розробка сайту підтримки прийняття рішень у сфері АПК для Черкаської обласної державної адміністрації за Програмою уряду США ECA/A/S/U-02-07 «Партнерство Американських університетів з вищими навчальними закладами країн СНД» (Університет Кентуккі, Алабамський Агромеханічний університет та Східноєвропейський університет економіки і менеджменту, м. Черкаси).

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Ус М. Ф. Адаптивне управління інформаційними процесами в гібридних інтелектуальних системах : [монографія] / М. Ф. Ус. - Черкаси: Східноєвропейський університет економіки і менеджменту, 2008. - 258 с.

2. Когнитивное управление в интеллектуальных обучающих системах / [Верлань А. Ф., Ус М. Ф., Пискун А. В., Федорчук В. А.]. - Черкассы: Редакционно-издательский отдел Черкасского института управления, 2002. - 104 с.

Статті у наукових фахових виданнях:

3. Ус М. Ф. Абстрактное устройство для моделирования взаимодействия с системой знаний / М. Ф. Ус // Методы и средства компьютерного моделирования : [сб. науч. тр.]. - К., 1997. - С. 35-37.

4. Ус М. Ф. Интеррогативная модель представления знаний / М. Ф. Ус // Зб. наук. праць Ін-ту проблем моделювання в енергетиці НАН України. - Львів: Світ, 1998. - Вип. 1. - С. 19-28.

5. Ус М. Ф. Применение вопрос - ответной логики для создания интеллектуального интерфейса объектно-ориентированными средствами / М. Ф. Ус, А. В. Пискун // Збірник наукових праць Інституту проблем моделювання в енергетиці НАН України. - Львів: Світ, 1998. - Випуск 3. - С. 99-102.

6. Ус М. Ф. Организация адаптивного тьютора / М. Ф. Ус // Зб. наук. праць Ін-ту проблем моделювання в енергетиці НАН України. - 1998. - Вип. 4. - С. 129-136.

7. Ус М. Ф. Когнитивные свойства обучающегося для адаптации персонализированного тьютора / М. Ф. Ус, А. В. Пискун, З. М. Гадецкая // Зб. наук. праць Ін-ту проблем моделювання в енергетиці НАН України. - К., 1998. - Вип. 6. - С. 151-157.

8. Ус М. Фонетична складова моделі студента для адаптації машинного тьютору в дистанційному навчанні / М. Ус, Н. Панасенко, К. Ус // Збірник наукових праць Інституту проблем моделювання в енергетиці НАН України. - К., 1999. - Вип. 2. - С. 24-29.

9. Ус М. Ф. Моделирование когнитивного уровня учащегося в интеллектуальных обучающих системах / М. Ф. Ус, А. В. Пискун, З. М. Гадецкая // Моделювання та інформаційні технології : [ зб. наук. праць Ін-ту проблем моделювання в енергетиці НАН України ]. - К., 1999. - Вип. 3. - С. 133-141.

10. Ус М. Ф. Модели поведения тьютора для интеллектуальных обучающих систем и их программная реализация / М. Ф. Ус // Электронное моделирование. - 2001. - № 4, т. 23. - С. 93-102.

11. Ус М. Ф. Модель представления знаний для тестирования обучаемого / М. Ф. Ус, З. М. Гадецкая // Системний аналіз, управління і інформаційні технології. Вісник Харківського державного політехнічного університету : [зб. наук. пр.]. - Харків, 2000. - Вип. 94. - С. 82-86.

12. Ус М. Ф. Когнитивное моделирование в обучающих компьютерных системах / М. Ф. Ус, А. В. Пискун, А. Н. Дейнека // Зб. наук. пр. Ін-ту проблем моделювання в енергетиці НАН України. - 2001. - Вип. 9. - С. 46-53.

13. Ус М. Ф. Энтропийная модель когнитивного поведения интеллектуальной системы / М. Ф. Ус, А. В. Пискун, А. Н. Дейнека // Збірник наукових праць Інституту проблем моделювання в енергетиці НАН України. - К., 2000. - Випуск 10. - С. 184-190.

14. Поведінкова модель діалогу для систем підтримки прийняття рішень / [Ус М. Ф., Піскун О. В., Гадецька З. М., Ус Г. О.] // Зб. наук. пр. Ін-ту проблем моделювання в енергетиці НАН України. - 2001. - Вип. 11. - С. 88-93.

15. Ус М. Ф. Модель діалогу для взаємодії користувача з системою підтримки прийняття рішення / М. Ф. Ус, Г. О. Ус // Вісник Черкаського інженерно-технологічного інституту. - Черкаси, ЧІТІ, 2001. - № 3. - С. 111-115.

16. Ус М. Ф. Когнитивные основы и концептуальный базис диалогового процесса / М. Ф. Ус, И. А. Чмырь, А. Ф. Верлань // УСиМ. - 2002. - № 6. - С. 54-60.

17. Ус М. Ф. Применение нечеткой логики для определения когнитивного типа пользователя в интеллектуальных обучающих системах / М. Ф. Ус, И. А. Чмырь, А. В. Пискун // Моделювання та інформаційні технології : [зб. наук. праць Інституту проблем моделювання в енергетиці НАН України]. - К., 2000. - Вип. 14. - С. 98-104.

18. Ус М. Ф. Когнитивные аспекты моделирования диалоговых агентов / М. Ф. Ус, И. А. Чмырь, Раид Муса Аль-Кавасми // Вісник Черкаського державного технологічного університету. - 2002. - № 4. - C. 7-12.

19. Ус М. Ф. Агентна модель командної СППР / М. Ф. Ус // Вісник КНУТД. - 2005. - № 4. - С. 107-113.

20. Ус М. Ф. Концептуальна модель природокористування для бази даних моніторингу екосистеми / М. Ф. Ус // Науковий вісник ДнНГУ. - 2005. - № 12. - С. 94-99.

21. Ус М. Ф. Аналіз методів організації дистанційного навчального процесу / М. Ф. Ус, Л. А. Тарандушка, П. А. Ель-Мурр // Збірник наукових праць Інституту проблем моделювання в енергетиці НАН України ім. Г.Є. Пухова “Моделювання та інформаційні технології”. - К., 2006. - Вип. 39. - С. 106-113.

22. Ус М. Ф. Онтологічні підходи до оцінки когнітивного рівня слухача в умовах «електронного» навчання / М. Ф. Ус, З. М. Гадецька, П. А. Ель-Мурр // Моделювання та інформаційні технології : [зб. наук. пр. Ін-ту проблем моделювання в енергетиці НАН України ім. Г.Є. Пухова]. - К., 2006. - Вип. 38. - С. 150-155.

23. Маркетингові методи моделювання і адаптації систем електронного навчання / [Ус М. Ф., Гадецька З. М., Костьян Н. Л., Ель-Мурр П. А.] // Зб. наук. праць Ін-ту проблем моделювання в енергетиці НАН України ім. Г.Є. Пухова. - К., 2006. - Вип. 37. - С. 103-110.

24. Ус М. Ф. Технології електронного навчання в університеті / М. Ф. Ус // Збірник наукових праць Інституту проблем моделювання в енергетиці НАН України. - К., 2006. - Вип. 36. - С. 88-96.

25. Ус М. Ф. Компьютерная обработка текстовых описаний реальных ситуаций с адаптацией к информационным потребностям пользователя / М. Ф. Ус, О. В. Нечипоренко, А. В. Поздняков // Збірник наукових праць Інституту проблем моделювання в енергетиці НАН України. - Л., 2007. - Вип. 44. - С. 118-126.

26. Ус М. Ф. Моделирование адаптивных информационных процессов электронного обучения для дистанционного образования / М. Ф. Ус, Н. Л. Костьян // Математичне та комп'ютерне моделювання : [зб. наук. праць]. - Кам'янець-Подільський, 2008. -Вип. 1. - С. 72-79.

27. Ус М.Ф. Діалогові елементи раціонального вибору / М. Ф. Ус // Збірник наукових праць Інституту проблем моделювання в енергетиці НАН України. - К., 2003. - Вип. 21. - С. 150-154.

Публікації в інших наукових виданнях:

28. Ус М. Ф. Модель діалогу для побудови взаємодії користувача з системами підтримки рішень / М. Ф. Ус, О. В. Піскун, Г. О. Ус // Моделювання та інформаційні системи в економіці (Машинна обробка інформації) : [міжвідом. наук. зб.]. - К., 2001. - Вип. 65. - С. 66-71.

29. Ус М. Ф. Інтерогативна модель прийняття рішень / М. Ф. Ус, О. В. Піскун‚ Г. О. Ус // Технічний прогрес та ефективність виробництва: Вісник Національного технічного університету “Харківський політехнічний інститут” : [зб. наук. пр.]. -Харків: НТУ “ХПІ”, 2001. - Випуск 24. - С. 89-92.

30. Ус М. Ф. Модель діалогу для взаємодії користувача з системою підтримки прийняття рішення / М. Ф. Ус, Г. О. Ус // Вісник Черкаського інженерно-технологічного інституту. - Черкаси, ЧІТІ, 2001. - № 3. - С. 111-115.

31. Ус М. Ф. Неповнота знань та когнітивні методи їх здобуття в інтелектуальних СППР / М. Ф. Ус // Моделювання та інформаційні системи в економіці. Машинна обробка інформації : [міжвідом. наук. зб.]. - К., 2003. - Вип. 70. - С. 186-194.

32. Ус М. Ф. Системи підтримки прийняття рішень та рівень їх інтерфейсів / М. Ф. Ус, Г. О. Ус // Збірник наукових праць Черкаського державного технологічного університету. Серія Економічні науки. - Черкаси, 2002. - № 2. - С. 121-125.

33. Ус М. Ф. Діалоговий вирішувач задач в системах підтримки прийняття рішень / М. Ф. Ус, І. О. Чмир, Г. О. Ус, З. М. Гадецька // Сучасний менеджмент у виробництві та гуманітарній діяльності : міжнар. наук. конф., квітень 2007 р. : тези допов. - Черкаси, 2007. - С. 36-37.

34. Ус М. Ф. Когнитивные модели для диалоговых агентов / [ М. Ф. Ус, И. А. Чмырь, З. М. Гадецкая, С. Х. Акопф ] // Вісник Академії дистанційної освіти. - 2004. - № 2. - С. 68-73.

35. Ус М. Ф. Агентна модель групової системи підтримки прийняття рішень в економіці / М. Ф. Ус, Г. О. Ус, З. М. Гадецька // Актуальні проблеми економіки. - 2004. - № 7(37). - С. 185-191.

36. Організація бази знань для моделювання адміністративного регіону / [А. Ф. Верлань, Л. О. Митько, Н. Л. Казарінова, М. Ф. Ус] // Формування ринкових відносин в Україні : [міжвідом. наук. зб.]. - К., 2005. - № 2(45). - С. 53-56.

37. Ус М.Ф. Побудова групової системи підтримки прийняття рішень з вибору сільгосптехніки / М. Ф. Ус // Економіка АПК. - 2005. - №4. - С. 41-46.

38. Ус М. Ф. , Ус Г.О., Аблязова О.М. Технології та ефективність електронної підтримки навчання в університеті / М. Ф. Ус, Г. О. Ус, О. М. Аблязова // Актуальні проблеми економіки. - 2007. - № 10(76). - С. 212-219.

39. Ус М. Фонетичний аспект адаптації персоналізованого тьютора в дистанційному навчанні / М. Ус, Н. Панасенко, К. Ус // Освіта і управління. - 2000-2001. - № 1-2, Т. 4. - С. 149-152.

40. Ус М. Ф. Адаптація персоналізованої інтелектуальної системи навчання за когнітивними властивостями учня / М. Ф. Ус, А. Ф. Верлань, О. В. Піскун // Неперервна професійна освіта: теорія і практика: у 2 ч. : [зб. наук. праць] ; за ред. І. Я. Зязюна, Н. Г. Ничкало. - К.: Інститут психології та педагогіки АПН НАНУ, 2001. - Ч. 2. - 2001. - С. 8-12.

41. Ус М. Ф. Структурно-семантическая модель знака как означаемый компонент в тексте диалога “человек-ЭВМ” / М. Ф. Ус, В. И. Шульгина // Человек: язык, культура, познане : международный симпозіум, апрель 1997 г. : тезисы докл. - Кривой Рог, 1997. - С. 32-33.

42. Us M. The phonetic parameters of personalized tytor adaptation / M. Us, K. Us, N. Panasenko // Функциональная лингвистика. Язык. Культура. Общество. : международная конф., 9-14 окт. 2000 г. : тезисы докл. - Ялта, 2000. - С. 347-349.

43. Ус М. Ф. Темо-рематические отношения в текстах естественно-языковых диалогов / М. Ф. Ус, В. И. Шульгина // Функциональная лингвистика: прагматика текста : международная конф., 6-10 окт. 1997 г. : тезисы докл. - Ялта, 1997. - С. 178-179.

44. Ус М.Ф. Особенности использования средств речевой экономии в текстах диалогов / М. Ф. Ус, В. И. Шульгина // Функциональная лингвистика: принципы организации текста : международная конф., 7-11 окт. 1996 г. : тезисы докл. - Ялта, 1996. - С. 235-237.

45. Ус М.Ф., Гадецька З.М. Сучасний стан та напрямки досліджень в тестології для автоматизованого контролю знань // Сучасний менеджмент у виробництві та гуманітарній діяльності: Тези міжнародної наукової конференції. - Черкаси: Східноєвропейський університет економіки і менеджменту. Черкаси, 25-26 квітня 2007 р. - Черкаси, 2007 - с.34-35.

46. Ус М.Ф, Гадецька З.М. Огляд досліджень з проблем побудови тестів для контролю знань// Тези міжнародної наукової конференції “Сучасний менеджмент у виробництві та гуманітарній діяльності”. Черкаси, 5-6 квітня 2005 р. - Черкаси, 2005. - с.30-32.

47. Ус М.Ф. Модели коммуникации с машинными знаниями // Проблеми бізнесу: Зб. наук. праць. - Черкаси.: Ін-т управління бізнесом, 1997. - 3-й вип. - С. 91-97.

48. Ус М.Ф., Гадецкая З.М. Оценка когнитивного уровня слушателя в системе персонализованного компьютерного обучения // Третя Всеукр. конф. молодих науковців “Інформаційні технології в науці, освіті, техніці” (ІТОНТ-2002), 17-19 квітня 2002 р. - Черкаси: ЧДУ ім. Б. Хмельницького, 2002. - С. 157-160.

49. Chimir I., Verlan A., Us M., Sagatov A. Psychological Foundations and Conceptual Basis of Dialogue Processes / Second World Conference On Intelligent Systems For Industrial Automation (WCIS-2002). Tashkent,Uzbekistan, June 4-5, Tashkent, 2002.-356-363p.

50. Чмырь И.А., Ус М.Ф., Пискун А.В., Кальмус Н.В. Основы теории интеллектуальных систем обучения: Учебное пособие .- Одесса : Издательский Центр ОГАХ, 2001 .- 124с.

51. Us M., Piskun O., Kertanov O. Tutor Behavior Models and Their Program Realization for Intelligent Teaching Systems // Sixth International Conference on Advanced Computer Systems / Technical University of Szczecin, 18-19 November 1999. - Szczecin, 1999.- P. 297-302.

52. Ус М. Ф. Вопрос-ответный метод для рационального выбора / М. Ф. Ус, З. М. Гадецкая, Г. А. Ус // Моделювання : ХХII наук.-техн. конф., 9-10 січня 2003 г. : тезисы докл. - К., 2003. - С. 10-11.

53. Ус М. Ф. Застосування UML в процедурах прийняття рішень / М. Ф. Ус, О. В. Піскун // Проблеми економічної кібернетики : VII Всеукраїнська наук.-метод. конф., 6-8 жовтня 2003 р. : тези допов. - Алушта, Донецьк, 2003. - С. 181-182.

54. Ус М.Ф., Костьян Н.Л., Тарандушка Л.А. Использование CASE - технологий для моделирования предметных знаний в дистанционном обучении // Засоби та методи «електронного навчання» в неперервній освіті: Матеріали Міжвузівської науково-методичної конференції. м. Черкаси, 26 квітня 2006 р.- Черкаси: СУЕМ, 2006.-С. 29-37.

55. Ус М. Ф. Менеджмент корпоративною гібридною інтелектуальною системою навчання в університеті економічного профілю / М. Ф. Ус, Г. О. Ус // Вісник Східноєвропейського університету економіки і менеджменту. - 2007. - № 1-2. - С. 112-120.

56. Ус М. Ф. Маркетингові методи визначення переваг освітніх послуг / М. Ф. Ус, О. М. Аблязова, Н. Л. Костьян // Вісник Східноєвропейського університету економіки і менеджменту. - 2007. - № 1-2. - С. 121-129.

57. Ус М. Ф. Динамический сценарий контроля знаний на основе весов предпочтений элементов контента / М. Ф. Ус, Н. Л. Костьян // Науково-дослідна робота вищого навчального закладу та її роль у формуванні наукового світогляду й ділових якостей сучасного спеціаліста : наук.-теор. конф., квітень 2008 р. : тези допов. - Черкаси, 2008. - С. 26-27.

58. Ус М. Ф. Управління «розподіленими знаннями» в проектах систем електронного навчання / М. Ф. Ус, О. А. Компанієць // Сучасні тенденції розвитку вищої освіти, трансформація навчального процесу у технологію навчання : V наук.-метод. конф., 23-24 жовтня 2008 р. : тези допов. - К., 2008. - С. 132-134.

59. Ус М.Ф. Концепція створення інформаційних технологій підтримки прийняття рішень та навчання з адаптивним управлінням інтерфейсом користувача / М. Ф. Ус // Наука - 2009: теоретичні та практичні дослідження: матеріали Міжнародної науково-практичної конференції, 23-24 квітня 2009 р. - Черкаси: СУЕМ, 2009. - С. 168 - 169.

АНОТАЦІЯ

Ус М.Ф. Моделі, методи та засоби адаптації інформаційних технологій підтримки прийняття рішень і навчання до когнітивних можливостей користувачів. - Рукопис. Дисертація на здобуття вченого ступеня доктора технічних наук з спеціальності 05.13.06 - Автоматизовані системи управління та прогресивні інформаційні технології. - Одеський національний політехнічний університет, Одеса, 2009.

Дисертацію присвячено розробці теоретичних та реалізаційних основ створення інформаційних технологій з метою підвищення ефективності сприйняття інформації, асиміляції знань і синтезу оптимальних рішень користувачами систем підтримки навчання та професійної діяльності. Підвищення ефективності обробки інформації здійснюється на основі адаптивних інформаційних процесів з використанням когнітивних характеристик і станів людини шляхом зменшення інформаційного навантаження та, як наслідок, підвищення продуктивності праці користувачів. На базі запропонованих моделей визначено систему показників когнітивного стану користувача, яка містить оцінку продуктивних характеристик, переваг та рівня декларативних знань у межах предметної сфери. Запропоновано архітектуру, модель діалогу та шаблони проектування програмних засобів, які здійснюють адаптацію інформаційного потоку в напрямі «машина - користувач» та забезпечують ефективність процесів сприйняття і обробки інформації. Розроблено програмні засоби, що реалізують архітектуру адаптивних інформаційних систем для навчання та підтримки професійної діяльності користувачів.

Ключові слова: адаптивні інформаційні технології, когнітивне управління, асиміляція знань, адаптація до переваг користувача, синтез тестових питань.

Us M.F. Models, methods and tools of adaptation of information technologies of support of making a decision and teaching to cognitive possibilities of users. - Manuscript. The dissertation for a Doctor of Technical Science degree, specialization 05.13.06 - Information technologies. - Odessa National Polytechnic University, Odessa, 2009.

The dissertation focuses on the development of theoretical bases and realization fundamentals of information technologies design aimed at increasing of information perception effectiveness, knowledge assimilation and synthesis of optimal decisions by users of study and professional activity support systems. Increasing of information perception effectiveness is based on adaptive information processes, which are using cognitive characteristics and conditions of a person, due to reduction of information load and resulting in rising of users' work productivity.

A system of user's cognitive condition indexes is defined based on the proposed models. The system includes evaluation of production characteristics, advantages and level of declarative knowledge within the subject area. Dialogue-based architecture, a dialogue model and templates of software tools design are proposed for information flow adaptation within the line “computer-user” and providing effectiveness of information perception and processing. The software tools realizing the architecture of adaptive information systems for users' study and professional activity support are developed.

Key words: adaptive information technologies, cognitive control, knowledge assimilation, adaptation to user's advantages, synthesis of test questions.

Ус М.Ф. Модели, методы и средства адаптации информационных технологий поддержки принятия решений и обучения к когнитивным возможностям пользователей. - Рукопись. Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук по специальности 05.13.06 - Информационные технологии. - Одесский национальный политехнический университет, Одесса, 2009.

Диссертация посвящена разработке теоретических и реализационных основ создания информационных технологий с целью повышения эффективности восприятия информации, ассимиляции знаний и синтеза оптимальных решений пользователями компьютерных систем поддержки обучения и профессиональной деятельности. Повышение эффективности восприятия информации осуществляется на основе адаптивных информационных процессов с использованием когнитивных характеристик и состояний человека через уменьшение информационной нагрузки и, как следствие, повышение производительности труда пользователей.

На основе предложенных моделей определены параметры процессов восприятия информации пользователями компьютерных систем, от значений которых зависят эффективность и производительность учебной и управленческой деятельности: когнитивные характеристики, уровень предметных знаний, психофизиологическое состояние. Для построения информационных технологий, обеспечивающих адаптацию системы к информационным преимуществам пользователя, на основе системного анализа, когнитологии, теории и моделей человеко-машинного взаимодействия, предложена структура и разработан информационный профиль когнитивного состояния пользователя. Построена модель предметных знаний пользователя, ориентированная на автоматический синтез языковых составляющих обучающего диалога. На этой основе предложен метод тестирования элементов когнитивного состояния слушателя и последующей адаптации процедуры восприятия знаний пользователем.

Предложена формальная модель информационного взаимодействия, которая описывает процедуры сбора информации, поиска альтернатив, рационального выбора при решении задач. На основе этой модели также описано информационное взаимодействие «слушатель-тьютор» в автоматизированных системах обучения - для ассимиляции знаний и мониторинга состояния пользователя. Предложена модель извлечения знаний информационной системой на основе формального аппарата манипулирования неопределенностью информации. Предложены методы и модели для создания информационной технологии синтеза тестовых вопросов и вариантов ответов с целью оценки уровня знаний пользователя как составляющей его когнитивного состояния. Эта составляющая обеспечивает формирование адаптивных воздействий на информационные потоки при восприятии знаний пользователем. Предложена информационная технология оценки степени усталости пользователя как психофизиологического показателя и составляющей его когнитивного состояния через измерения языковых (просодических) характеристик. Показано, что предложенная в работе диалоговая модель информационного взаимодействия описывает процесс рационального выбора альтернативных решений. Это обеспечивает один и тот же способ программной реализации соответствующих компонентов СППР на основе «шаблона» проектирования «унифицированного процесса».

Построена мультиагентная модель адаптивного информационного взаимодействия с пользователями АСН и СППР (для принятия решений и обучения) с использованием специализированных агентов, что обеспечивает типовую разработку адаптивных информационных систем. Предложена архитектура абстрактной диалоговой машины, которая действует независимо от семантики диалога и является «шаблоном» для концептуального моделирования программного обеспечения. Предложена архитектура персонализированного адаптивного тьютора. Для построения программного обеспечения, предназначенного для автоматизации контроля уровня знаний, использован предложенный коммуникативно-ориентированный образец (шаблон) проектирования приложений информационных систем, предназначенных для поддержки обучения и принятия решений. Реализованы алгоритмы автоматического синтеза вопросов и вариантов ответов для тестирования с использованием онтологических методов исследования предметной области. Созданы программные средства, реализующие методы ИТ для автоматизированного тьютора.

Прикладные результаты диссертационной работы заключаются в использовании предложенных концепций, моделей, программных методов, проектных образцов и реализации приложений для создания адаптивных информационных технологий.

Ключевые слова: адаптивные информационные технологии, когнитивное управление, ассимиляция знаний, адаптация к предпочтениям пользователя, синтез тестовых вопросов.

Размещено на Allbest.ru