Направления интеллектуализации системы управления качеством тренажерной подготовки специалистов органов внутренних дел

Размещено на http://www.allbest.ru/

Направления интеллектуализации системы управления качеством тренажерной подготовки специалистов органов внутренних дел

Алексеев Сергей Алексеевич

доктор технических наук;

Гончар Артем Александрович

кандидат военных наук;

Стахно Роман Евгеньевич

кандидат технических наук, кафедра математики и информатики,

Санкт-Петербургский университет МВД России

Аннотация

В статье рассматривается направление повышения эффективности управления качеством тренажерной подготовки специалистов ОВД за счет создания и внедрения различного рода автоматизированных и экспертных систем, с учетом особенностей тренажерной и специальной подготовки в ОВД. тренажерный автоматизированный управление

Ключевые слова: качество, эффективность, управление, экспертные системы, обучение.

В настоящее время общепризнано противоречие между сложностью задач по управлению качеством тренажерной подготовки (ТП) специалистов ОВД и минимумом методов и средств по принятии решений, имеющихся у руководителей ТП. Решению этого противоречия способствует применение средств автоматизации на всех уровнях управления качеством ТП. Использование ЭВМ, экспертных систем (ЭС) может создать принципиально новую ситуацию в предметной области управления качеством ТП.

Структура вычислительной системы, которая должна быть либо встроена в программное обеспечение системы управления качеством ТП (СУК ТП), либо в качестве самостоятельного блока с элементами искусственного интеллекта (ИИ) сопряжена с ней, должна включать три модуля [1 - 5]:

1. Исполнительная система, представляющая программный модуль, осуществляющий любые вычисления, поиск данных в информационных базах (знаний и данных), логический вывод и включающий всю совокупность аппаратно-программных средств, обеспечивающих работу программ.

2. Базы знаний (БЗ) и базы данных (БД), представляющие информационный модуль. БЗ осуществляет интеграцию средств вычислительной системы, участвующих в решении задач управления качеством ТП. При этом она должна обеспечивать адекватность отображения среды управления качеством ТП и естественность для руководителя ТП способа описания среды. Рекомендуется [2] строить БЗ как двухуровневую структуру, включающую концептуальную часть (верхний уровень) и БД (нижний уровень). Язык представления данных определяется типом соответствующей СУБД, а язык представления знаний должен выбираться из группы языков обработки символьной информации (ЛИСП, РЕФАЛ, СНОБОЛ и др.).

3. Интеллектуальный интерфейс представляет третий модуль вычислительной системы, включающий решатель - совокупность средств, обеспечивающих в диалоге с руководителем ТП автоматический синтез программы решения конкретной задачи управления качеством ТП, и систему общения - совокупность трансляторов, осуществляющих трансляцию с языка руководителя ТП как пользователя на язык представления знаний в БЗ и обратную трансляцию.

На основании сказанного, при решении задач управления качеством ТП структура необходимой вычислительной системы, реализующей технологию ЭС с использованием элементов ИИ, может быть определена, как человеко-машинная система «руководитель ТП - СУК ТП».

С функциональной точки зрения под ЭС понимается вычислительная система, которая использует знания специалистов (экспертов) о конкретной узко специализированной предметной области и которая в пределах этой области способна вырабатывать рекомендации (решения) на уровне с экспертомпрофессионалом [1 - 5].

Структура типовой ЭС (рис. 1) должна содержать пять основных компонент: интерфейс с пользователем (руководителем ТП), подсистему логического вывода, БЗ и БД, составляющих ядро ЭС, подсистему приобретения знаний, подсистему отображения и объяснения результатов выработанных рекомендаций (решений). Кроме того, в состав структуры ЭС могут входить две дополнительные компоненты - подсистемы обучения и самообучения.

Рис. 1. Структура типовой экспертной системы

Применительно к проблеме интеллектуализации управления качеством ТП экспертная система должна решать следующие задачи:

1) прогнозировать вероятные последствия изменения качества ТП, вызванные неадекватными действиями специалиста в составе ТП в моделируемых ситуациях управления техническими средствами (ТС);

2) планировать последовательность действий специалиста в составе ТП по отработке его умений и навыков в ходе функционирования ТП;

3) сравнивать результаты, показанные специалистом в составе ТП с заданными на это мероприятие руководителем;

4) вырабатывать рекомендации (решения) по управлению качеством ТП для руководителя;

5) выявлять причины ошибок, возникающих в ходе управления качеством ТП;

6) диагностировать состояние личности специалиста в составе ТП в ходе реализации мероприятия ТП и вырабатывать рекомендации по ее коррекции.

Для успешного решения названных задач в первую очередь должна быть сформирована адекватная предметной области управления качеством ТП база знаний. При этом должны рассматриваться следующие уровни знаний:

1. общенаучные, содержащие информацию о качестве объектов, процессов, явлений и законах, методах и средствах управления качеством,

2. общеинженерные, содержащие информацию об основных видах, типах и образцах ТС, которыми будет управлять специалист в составе ТП, и способах управления ими,

3. специальные, содержащие информацию об управлении качеством ТП по управлению образцами ТС определенного типа,

4. конкретно-специальные, содержащие информацию об управлении качеством ТП по управлению конкретным образцом ТС.

Следует подчеркнуть, что ЭС манипулирует не конкретными уровнями знаний, а их моделями, т.е. для представления знаний экспертов в БЗ необходимо реализовать процесс моделирования знаний. Наиболее распространенными видами моделей представления знаний являются: логические, продукционные и семантические, сравнительные характеристики назначения которых применительно к предметной области управления качеством ТП, приведены в табл. 1.

Правила построения моделей знаний изложены в [1 - 5]. При этом используется четыре типа знаний:

1. Фактуальные - информация о конкретных фактах управления качеством ТП, собираемая посредством диалога с руководителем ТП, который указывает, какие факты следует считать истинными;

2. Процедурные - собираемые заранее путем опроса экспертов, которые составляют ядро БЗ;

3. Управляющие - набор стратегий (технологий) управления качеством ТП;

4. Метазнания - знания ЭС о себе, своей работе, структуре, БЗ и схеме логического вывода.

Таблица 1. Сравнительные характеристики назначения моделей представления знаний

Входящая в структуру ЭС подсистема объяснения должна уметь разъяснять руководителю ТП различные аспекты управления ее качеством, отвечая на вопросы типа «как», «почему» и «какие». Формы ответов могут быть в виде:

1. Текста на редуцированном естественном языке, сопровождаемого схемами и рисунками;

2. Обратного развертывания дерева целей (трассы логического вывода) с указанием подцелей; 3. Вызова работающего правила или правила, связанного с данной подцелью;

4. Поиска в БЗ и предъявления правил, являющихся ответом на вопрос.

Подсистема приобретения знаний реализует процесс передачи опыта по решению задач управления качеством ТП от источника знаний (эксперты, специальная литература, личный опыт руководителя ТП) в БЗ. Эта процедура реализуется в пять этапов:

- идентификация - определение необходимых знаний для решения задач управления качеством ТП,

- концептуализация - фиксация понятий и связей между ними на естественном языке,

- формализация - формальные представления понятий и их связей на языке представления знаний (графы, диаграммы и т.п.),

- реализация - выбор механизма логического вывода и стратегий (технологий) управления качеством

ТП в виде программ,

- тестирование - проверка и отладка варианта БЗ в рамках экспериментальной версии ЭС на представительном множестве тестовых примеров из предметной области управления качеством ТП.

Работа подсистемы логического вывода основана на использовании одного из класса моделей представления знаний: логических, семантических, продукционных (табл. 1). На вход данной подсистемы поступает запрос руководителя ТП в виде актуальной задачи управления качеством ТП. В свою очередь подсистема логического вывода, используя информацию из БЗ, генерирует рекомендации по решению задачи. Поскольку основу БЗ составляют факты (фактуальные знания) и правила (процедурные знания), то в подсистеме логического вывода формируется некоторая стратегия (последовательная, параллельная, прямая, обратная, с возможностью возврата, безвозвратная) выбора соответствующего правила из БЗ, тесно связанная с моделью представления знаний и характером решаемой задачи управления качеством ТП.

Проведенные исследования, описываемые в статье, позволили сделать следующие выводы:

1. При проектировании, внедрении и эксплуатации автоматизированной СУК ТП следует учитывать ряд (пять) ее особенностей: человеко-машинный характер, непрерывность экспертизы на всех стадиях разработки и внедрения, разработка и внедрение по частям, адаптированность к конкретному ТС и сложности оценки экономических показателей.

2. Вычислительная система может служить основой для создания интеллектуализированной СУК ТП в виде ЭС. Определено, что в состав такой ЭС должны в обязательном порядке входить: интеллектуальный (дружественный) интерфейс, подсистема логического вывода (решения задачи управления качеством ТП), БЗ и БД, подсистема объяснения и отображения руководителю ТП хода решения задачи и подсистема приобретения знаний, с которой работают эксперты. Кроме того, в состав ЭС могут входить подсистемы обучения и самообучения решению задач в предметной области управления качеством ТП.

Список литературы

1. Алексеев С.А. Процедура выбора степени автоматизации системы управления качеством тренажерной подготовки // Научное обозрение, 2011. № 5. С. 88-97.

2. Алексеев С.А. Направления интеллектуализации системы управления качеством биотехнической системы // Биотехносфера, 2010. № 5-6. С. 43 - 47.

3. Алексеев С.А., Алексеева Е.К. Построение частных моделей управления качеством содержания и технологии тренажерной подготовки специалистов по судовождению // Журнал университета водных коммуникаций, 2010. № 3. С. 223 - 234.

4. Стахно Р.Е., Алексеев С.А.Эргономические принципы технологии распределения функций между пользователем и средствами автоматизации в органах внутренних дел // European Science, 2016. № 11. С. 16-21.

5. Кунтурова Н.Б., Яковлева Н.А. Подход к оцениванию профессиональной компетентности специалистов силовых структур по видам деятельности при организации контроля формирования профессиональной компетентности // Вестник Санкт-Петербургского университета МВД России, 2016. № 2 (70). С. 146-150.

Размещено на Allbest.ru