На бирже курсовых и дипломных проектов можно найти образцы готовых работ или получить помощь в написании уникальных курсовых работ, дипломов, лабораторных работ, контрольных работ, диссертаций, рефератов. Так же вы мажете самостоятельно повысить уникальность своей работы для прохождения проверки на плагиат всего за несколько минут.

ЛИЧНЫЙ КАБИНЕТ 

 

Здравствуйте гость!

 

Логин:

Пароль:

 

Запомнить

 

 

Забыли пароль? Регистрация

Повышение уникальности

Предлагаем нашим посетителям воспользоваться бесплатным программным обеспечением «StudentHelp», которое позволит вам всего за несколько минут, выполнить повышение уникальности любого файла в формате MS Word. После такого повышения уникальности, ваша работа легко пройдете проверку в системах антиплагиат вуз, antiplagiat.ru, etxt.ru или advego.ru. Программа «StudentHelp» работает по уникальной технологии и при повышении уникальности не вставляет в текст скрытых символов, и даже если препод скопирует текст в блокнот – не увидит ни каких отличий от текста в Word файле.

Результат поиска


Наименование:


Диплом Характеристика учебного процесса медицинского университета. Определение целей, выбор задач и функций проектируемой системы. Алгоритм морфологического анализа словоформы и алгоритм сравнения семантических сетей. Структура мультиагентной системы.

Информация:

Тип работы: Диплом. Предмет: Педагогика. Добавлен: 18.01.2011. Сдан: 2011. Страниц: 2. Уникальность по antiplagiat.ru: --.

Описание (план):



Министерство образования И НАУКИ Российской Федерации
Казанский Государственный Технический Университет им. А.Н.Туполева
Кафедра АСОИУ

ДИПЛОМНЫЙ ПРОЕКТ

на тему:

«Мультиагентная обучающая система по медицинской диагностике»

РУКОВОДИТЕЛЬ: ИСПОЛНИТЕЛЬ:

Доцент кафедры АСОИУ Студент группы 4518

Суздальцев В.А. Бородин Е.Н.

_________________ _________________

_____________2010г. ____________2010г.

Казань 2010г.

СОДЕРЖАНИЕ

1. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ

1.1 Характеристика учебного процесса медицинского университета

1.2 Определение целей, выбор задач и функций проектируемой системы

1.3 Технико-экономическое обоснование

1.3.1 Определение трудоемкости работ

1.3.2 Определение затрат времени по стадиям разработки проекта

1.3.3 Определение состава исполнителей

1.3.4 Расчет стоимости разработки

1.3.4.1 Основные материалы

1.3.4.2 Затраты на оплату труда

1.3.4.3 Отчисление на социальные нужды

1.3.4.4 Амортизация

1.3.5 Расчет стоимости и цены проекта

1.3.6 Расчет экономической эффективности и срока окупаемости затрат

2. СИСТЕМОТЕХНИЧЕСКОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ

2.1 Функциональная структура АИС

2.1.1 Внешние объекты и диаграммы окружения

2.1.2 Данные, результаты, хранилища и логическая модель

2.1.3 Задачи, функции и модель поведения

2.2 Математическое обеспечение АИС

2.2.1 Контроль знаний обучаемого

2.2.1.1 Морфологический анализ ответа

2.2.1.1.1 Алгоритм морфологического анализа словоформы

2.2.1.1.2 Контрольный пример

2.2.1.2 Синтаксический анализ ответа

2.2.1.2.1 Алгоритм синтаксического анализа простого предложения

2.2.1.2.2 Контрольный пример

2.2.1.3. Семантический анализ ответа

2.2.1.3.1 Алгоритм семантического анализа

2.2.1.3.2 Семантический анализ. Контрольный пример

2.2.1.4 Сравнение семантических сетей

2.2.1.4.1 Алгоритм сравнения семантических сетей

2.2.1.4.2 Контрольный пример

2.2.2 Планирование обучения

2.2.2.1 Планирование обучения. Контрольный пример

2.2.3 Генерация вопроса для контроля знаний

2.2.3.1 Алгоритм генерации вопроса

2.2.3.2 Контрольный пример

2.3 Информационное обеспечение АИС

2.3.1 Концептуальное проектирование базы данных

2.3.2 Логическое проектирование базы данных

2.3.3 Ведение базы данных

2.3.3.1 Определение списка событий

2.3.3.2 Классификация событий

2.3.3.3 Постановка задач ведения базы данных

3. КОНСТРУКТОРСКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЕКТНЫЕ РЕШЕНИЯ

3.1 Технологический процесс обработки данных

3.2 Программное обеспечение АИС

3.2.1 Мультиагентный подход к проектированию АОС (МАС)

3.2.2 Cостав и функции агентов МАС

3.2.3 Описание агента-координатора МАС

3.2.4 Структура мультиагентной системы

3.2.5 Описание предметно-ориентированных агентов

3.2.6 Взаимодействие предметно-ориентированных агентов

3.3 Техническое обеспечение АИС

3.3.1 Оценка времени загрузки рабочей станции

3.3.2 Оценка времени ввода данных

3.3.3 Описание технических средств

3.4 Организационное обеспечение АИС

3.5 Методическое обеспечение АИС

3.5.1 Инструкция по установке

3.6 План ввода в действие

3.6.1 Организация работ на стадии внедрения системы

4. БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНИДЕЯТЕЛЬНОСТИ

4.1 Разработка мероприятий по охране труда

4.1.1 Нормирование микроклимата помещения
4.1.2 Описание вредных производственных факторов и влияние на персонал
4.1.2.1 Освещение. Расчёт освещения
4.1.2.2 Шум
4.1.2.3 Обеспечение электробезопасности на рабочем месте
4.2 Охрана окружающей среды
4.2.1 Негативное влияние автотранспорта на окружающую среду и на здоровье человека
4.2.2 Мероприятия по уменьшению загрязнения. Нормирование токсичных выбросов автомобилей
4.3 Анализ пожароопасности на рабочем месте
4.3.1 Причины возникновения пожаров
4.3.2 Профилактика возникновения пожаров
4.3.3 Действия сотрудников предприятия в случае возникновения пожара
4.3.4 Действия лиц, прибывших на место пожара
4.3.5 Организация тушения пожаров в помещениях
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ИСТОЧНИКИ
Приложение №1 Кодификаторы информации
Приложение №2 Словарь терминов
Приложение №3 Листинг программы
Приложение №4 Контрольный пример АИС
Приложение №5 Текст выступления
ВВЕДЕНИЕ

За последние столетия накопилось огромное количество знаний, а за последние десятилетия наблюдается существенное увеличение их объёмов, что приводит в свою очередь к увеличению сложности их изложения в учебных заведениях. При этом в последних наблюдается недостаток высококвалифицированных преподавательских кадров. Большие трудности часто возникают при оперативной подготовке, изготовлении и распространении учебных пособий различных видов. Указанные факторы негативно сказываются на качестве подготовки обучаемых. В связи с этим большое внимание уделяется применению прогрессивных методов обучения с использованием революционных информационных технологий. Программы предназначенные для передачи обучаемому знаний и для оценки текущего его уровня знаний относительно уровня знаний некоего эталона (за эталон могут быть взяты знания преподавателя), получили название «Автоматизированные обучающие системы» (АОС).
Существует много различных определений АОС, рассмотрим некоторые из них.
Автоматизированная обучающая система - это автоматизированная информационная система, которая включает в себя преподавателя, студентов, комплекс учебно-методических и дидактических материалов, автоматизированную систему обработки данных. Предназначена для поддержки процесса обучения с целью повышения его эффективности.
Автоматизированная обучающая система содержит комплекс программно-технических и учебно-методических средств, обеспечивающих активную учебную деятельность :
· обучение конкретным знаниям;
· проверку ответов учащихся;
· возможность подсказки;
· привлекательность изучаемого материала.
Автоматизированная обучающая система представляет собой компьютерное педагогическое программное средство, предназначенное для предъявления новой информации, усвоения навыков и умений, промежуточного и итогового тестирования (экзаменования), обладающее развитой системой помощи, как по самой обучающей программе, так и по изучаемому предмету, обладающее возможностью поднастройки к обучаемому (его уровню знаний, скорости и пути продвижения по изучаемому материалу и т.д.), обладающее развитой системой сбора и обработки статистической информации о каждом отдельном обучаемом, группе и потоке обучаемых, накапливающее информацию о часто встречающихся ошибках при работе с обучающей системой и ошибках по изучаемой теме или дисциплине.
Следует отметить, что в современной системе образования внедрение АОС не направлено на подмену человека-педагога или традиционных учебных пособий, а, напротив, призвано заполнять и расширять их возможности.
Обучающие системы бывают как системы, где управление процессом обучения возложено на пользователя, так и системы, самостоятельно управляющие процессом обучения. В данном курсовом проекте будет рассмотрен второй вариант.
АОС обеспечивает линейную модель, или диалоговое взаимодействие с пользователем.
АОС с линейной моделью обучения. Структура представления материала на машинном носителе является последовательной. В зависимости от результатов проверки обучаемому предоставляется очередная (следующая) порция учебного материала, либо он возвращается к дополнительному изучению предшествующей порции.
Диалоговое взаимодействие пользователя с автоматизированной системой протекает в одном из следующих режимов: 1) активна система, когда на вопросы системы отвечает пользователь, 2) активен пользователь, когда на запрос пользователя определенным образом реагирует система, и наконец, 3) двухсторонне активный диалог. Примером диалоговой модели, наиболее естественно моделирующей вопросно-ответную ситуацию, является вопросно-ответный диалог в автоматизированной обучающей системе (АОС).
В АОС используется естественное языковое общение с обучающим. Здесь имеются следующие особенности, способствующие разработке эффективных прагматически-ориентированных лингвистических моделей.
1.1. Особенность входного текста.
В АОС текст на естественном языке (ЕЯ) - это множество значений заданного вопроса. Вопрос накладывает определенные ограничения на форму ответа и его содержание. Ожидаемый объем ответа ограничивается требуемой степенью подробности по заданному вопросу. Сводится к минимуму неоднозначность лексем.
1.2. Особенность формальной основы анализа.
При контроле ответа обучаемого в АОС для получения эффективных алгоритмов анализа ЕЯ-текста могут быть использованы упрощенные лингвистические модели, ориентированные на информированного (т.е. знакомого с контекстом) "слушающего".
1.3. Особенность выходной информации
В результате анализа ответов обучаемого необходимо получить набор параметров, характеризующих степень правильности ответа (диагностику), с целью управления учебным процессом.
Рассматривается один из подходов к семантическому анализу ответов обучаемого на основе индивидуальных концептуальных грамматик, представляющих собой формальные семантические конструкции(сети) ожидаемых значений заданного вопроса.
В условиях вопросно-ответного диалога контекст ответа настолько определенен, что задающий вопрос достаточно четко может априори очертить круг ожидаемых возможных ответов и декодировать ожидаемый смысл из многообразия грамматически правильно построенных фраз в соответствии с предварительным знанием. Семантическая классификация вопросов и ответов позволяет заранее противопоставить каждому типу вопроса ограниченный набор допустимых смысловых конструкций, то есть ответных формул. Можно рассматривать совокупность этих формул, соответствующих конкретному типу вопроса, как некоторую грамматику, кодирующую конструкции, передающие правильный смысл ответа. Поставлена задача проведения такой классификации вопросно-ответных текстов, когда форма и соответствующий смысл входного текста напрямую зависят от типа вопроса.
На основе перечисленных выше особенностей автоматизированной обработки (формализации) естественного языка, при формировании знаний в формальном виде, мы можем формировать большое количество вопросов (тестов) представленных в текстовом виде обучаемому по одному и тому же материалу.
Внедрение АОС с применением анализа ответов и синтеза вопросов на естественном языке позволит использовать более качественные методы оценки и планирования обучением студентов по сравнению с существующими реализациями АОС без применения семантического анализа ответов обучаемых на естественном языке что не даёт объективно оценить ответ и, соответственно, сформировать более адекватный и точный вопрос. Автоматизация данных компонент анализа и синтеза позволяет сократить время подготовки тестов и время обучения.
1. Технико-экономическое обоснование

1.1 Характеристика учебного процесса медицинского университета

Разрабатываемая АОС будет внедряться в медицинское учреждение, а именно для студентов обучающихся в КМГУ.
Казанский медицинский университет - многофункциональное многоуровневое государственное высшее медицинское учебное заведение, обеспечивающее потребности общества и личности в высшем медицинском образовании, развитии медико-биологических наук, научных медицинских знаниях". Университет входит в систему высшего образования и научных исследований Министерства здравоохранения и медицинской промышленности России.
Подготовка специалистов осуществляется на лечебном, медико-профилактическом, педиатрическом, стоматологическом, фармацевтическом факультетах, факультетах высшего сестринского образования и социальной работы. В университете функционируют факультет повышения квалификации преподавателей медицинских училищ, и отдел постдипломной подготовки врачей.
Форма занятий педиатрического факультета КМГУ: имеется 8 групп студентов, в каждой группе по 12 человек. В течении года студенты осваивают 8 дисциплин, по два занятия в неделю. Каждую весну и осень студенты проходят аттестации (проверка контроля закреплённых знаний). Дисциплин по которым необходимо провести аттестацию студентов несколько. Некоторые дисциплины требуют устной сдачи материала пройденного курса лекций не посредственно с преподавателем, оценка знаний здесь вырабатывается за счёт плотного диалога. Например такой дисциплиной может быть философия, где требования однозначности в ответах минимальны. Там же, где требования однозначности и чёткости ответов максимальны, а таковыми являются дисциплины хирургии, педиатрии и тому подобные есть основание внедрить АОС.
На начальной стадии проектирования АОС для регистрации результатов и формирования модели как есть, используем диаграмму IDEF0. В ней указываются информационные и материальные связи. IDEF0 используется для создания функциональной модели, отображающей структуру и функции системы, а также потоки информации и материальных объектов, преобразуемые этими функциями.
Рис.1.1. Функциональная диаграмма А-0
Описание диаграммы А-0.
На рисунке 1.1 представлена диаграмма А-0. Название моделируемого процесса: «Обучение студента».
При проведении семинаров студентам выделяется определённое учебное помещение. Процесс обучения студента осуществляется в течение всего времени, выделенного для семинара и прекращается в случае положительных оценок. Студента в этом случае считаем обученным.
Под оперативной входящей информацией на диаграмме А-0 понимается сам студент «Обучаемый» проверка личности которого происходит с его слов.
Под выходящей информацией понимается студент, получивший знания определённого уровня. В таком случае студента называют «Обученный»
Нормативно-справочная информация.
При проведении занятий обучения студентов на семинарах преподаватели и студенты руководствуются такими нормативными документами как государственные образовательные стандарты (ГОС), программой обучения(план), и содержание дисциплины. Руководствуясь данными инструкциями преподаватель объясняет студентам как нужно оформлять отчёты(структура оформления). Также он составляет методические материалы, презентации, составляет задания, оформляет журнал успеваемости, журнал техники безопасности в соответствии с требованием и содержанием государственных стандартов, программы обучения, дисциплины.
Персонал, лица принимающие решения, исполнители решений. Преподаватель - лицо контролирующее процесс обучения. Он выдаёт проверяет присутствие каждого студента, фиксирует в журнал, выдаёт методические указания проводит презентации, выдаёт индивидуальные задания, контролирует, диагностирует, планирует обучением студента
Рис.1.2. Функциональная диаграмма А0
Описание диаграммы А 0.
При более детальном представлении блок «Обучение студента» А-0 порождает диаграмму A0, в которой можно выделить блоки A1 «Выполнение тестовых заданий» и A2 «Управление обучением» представленные на рисунке 1.2.
Блок А1 - «Выполнение тестовых заданий». Студенту выдаются тесты из блока А2 и даётся некоторое время предусмотренное программой обучения. По истечении данного времени студент выдаёт ответ в блок А2. Далее если студент получил необходимые по программе обучения знания, он оценивается и завершает семинар как «Обученный»
Блок А2 - «Управление обучением». В этом блоке происходит непосредственно управление обучением. Преподавателю поступает ответы обучаемого на основании которых он должен решить, продолжать тестировать студента либо завершить для него семинар предварительно оценив.
обучающая система медицинская мультиагентная
Рис.1.3. Функциональная диаграмма А2
Описание диаграммы А 2 .
Название моделируемого процесса: «Управление обучением». При декомпозиции функций блока «Управление обучением» диаграммы А0, этот блок разбивается на ряд блоков(рисунок 1.3), за которыми закреплены определенные функции.
Блок «Контроль». В данном блоке производиться контроль ответов обучаемого преподавателем. Он определяет на сколько верно ответил студент на данный вопрос(тест). Полученная характеристика ответа поступает на вход блока диагностики.
Блок «Диагностика». После поступления характеристики ответа, преподаватель должен определить какой именно материал студент знает отрицательно, его «слабые места». Далее информация о не усвоенном материале поступает на вход блока планирование.
Блок «Планирование». На основе информации о не усвоенном материале преподаватель должен решить, по какой теме будет подбираться следующий тест. Так же им определяется и уровень сложности(индивидуальный).
Блок «Подбор тестовых заданий». Для формирования теста необходимы два параметра: тема, и уровень сложности которые поступают из блока планирования. Подбирается тест. При подборе теста(формировании) соблюдаются структура и нормативы оформления которые указанны в ГОС(государственный образовательный стандарт).
1.1.1 Построение сценария информационного процесса
Описание информационной технологии представим в виде поведенческой модели (диаграммы IDEF3). В ней отражаются такие категории как действия (работы), события (соединения, перекрестки) и связи между действиями (временные, объектные), отражающие возможный порядок выполнения действий.
Диаграммы IDEF3 позволяют представить сценарий информационного процесса (информационную технологию) в виде параллельно последовательно выполняемых действия и событий с одновременным описанием объектов, имеющих к процессу непосредственное отношение. При описании модели также указывается точка зрения, цель моделирования и целевая аудитория.
Рассмотрим пример диаграммы, на которой (см. рис.1.4) представлена модель “как есть” практического занятия (семинара) с группой студентов педиатрического факультета КГМУ. Преподавателем производится проверка присутствия студентов на семинаре. Далее проходит инструктаж техники безопасности в данном специализированном помещении и выдаётся вводный материал. Под вводным материалом понимаются методические указания, презентации. После этого преподавателем подбираются и раздаются индивидуальные задания в виде тестов, даётся время на ознакомление с заданием, пояснения не ясных моментов. По истечении выделенного времени для ответов (выполнение), производится контроль отчётов. В зависимости от характеристик ответов на тест в отчёте студента принимается решение о его оценки с последующей записью в журнал, либо диагностики, планировании и повторному тестированию. Под диагностикой понимается определение преподавателем не усвоенного материала студентом. Процесс планирования в свою очередь предполагает определение тематики теста и уровня сложности на основе информации о не усвоенном материале. В очередной раз подбирается тест в зависимости от тематики и уровня сложности. Останавливается тестирование тогда, когда студент верно отвечает на вопросы теста, либо по истечению времени всего семинара. Количество правильных ответов необходимых для останова указываются в нормативных документах.
Рис.1
1.1.2 Построение схемы документооборота
Документооборот при организации и проведении практикума в медицинском высшем учебном заведении происходит следующим образом: преподавателю поступают ГОС (государственные образовательные стандарты) из Министерства образования. На основании ГОС преподаватель разрабатывает программу курса обучения которую в последствии утверждает в деканате. На основании программы курса преподаватель разрабатывает содержание курса.
При проведении семинара студентам раздаётся журнал техники безопасности в котором они ставят подписи и возвращают обратно преподавателю. После прохождения инструктажа преподаватель объясняет вводный материал на примере презентаций. Раздаются методические указания. Далее им раздаются задания. После выполнения заданий студенты возвращают преподавателю отчёты о выполнении соответствующего задания.
Рис. 1.5.
Схема документооборота представленная на рисунке 1.5 представляет собой схему движения всех документов фирмы и должностных лиц, которые принимают участие в создании этих документов или использовании этих документов по назначению.
Список форм документов показан в табл. 1.1 Таблица 1.1.

Название документа
Максимальное количество документов в семинар
1
Журнал успеваемости
8
2
Методический материал
96
3
Презентация учебного материала
1
4
Журнал техники безопасности
8
5
Задание
96
6
Отчёт
96
7
Содержание курса
1
8
Программа курса
1
9
ГОС
1
1.1.3 Описание процедур обработки данных
Для описания процедур обработки данных (как есть) можно воспользоваться различными формами представления алгоритмов: схема алгоритма, таблица решений, диаграммы языка UML, HIPO диаграммы.
Рассмотрим последнюю форму представления алгоритмов обработки данных, HIPO - диаграммы.
HIPO диаграмма описания алгоритма занятия с группой студентов показана в таблице 1.2.
Таблица 1.2
Вход
Процесс
Выход
1. Присутствующие студенты.
1
А. Проверка присутствия студентов.
1
1.Метка в журнале успеваемости (столбец посещения).
2. Инструкции техники безопасности.
2
В. Инструктаж по технике безопасности.
2
2. Метка в журнале техники безопасности.
3. Методические пособия, презентации.
3
С. Ознакомление с вводным материалом, объяснение на примере презентаций.
3
2
3.Знания студента о предметной области
D. ПОКА не изучен материал.

4. Тема, уровень сложности.
4
3
D1. Подбор тестового задания каждому студенту.
4
3
4.Индивидуальное задание (тест).
5. Задание (тест).
5
3,4
D2. Выполнение тестов студентами.
5
3
5. Отчёт.
6. Отчёт.
6
5
D3. Контроль ответа обучаемого студента.
6
5
6. Характеристика ответа.
D4.ЕСЛИ ответ не правильный.
8. Характеристика ответа.
8
4
D41.ТО Диагностика и определение причин неправильных действий студента или ошибочных ответов.
8
7. Не усвоенный материал.
8. Не усвоенный материал.
8
D42. Планирование.
8
8. Тема, уровень сложности.
D5. ИНАЧЕ переходим к процессу E.
9. Характеристика ответа.
9
4, 5
E. Оценивание знаний студента.
9
9. Оценка.
10. Оценка.
10
F. Запись в журнал.
10
10. Метка в журнале успеваемости (столбец оценки).
1.2 Определение целей, выбор задач и функций проектируемой системы

Рассмотрим качественное обоснование эффективности внедрения ИС для обучения студентов в медицинском учреждении, в рамках которой решаются четыре задачи «Контроль знаний обучаемого студента», «Планирование обучения студента», «Формирование вопросов для контроля знаний обучаемого студента».
Целью создания автоматизированной обучающей системы является повышение качества обучения студентов.
Основной задачей преподавателя проводящего лабораторный практикум (семинар) является управление обучением. Для организации управления обучением необходимо рассмотреть ряд задач:
1.Контроль знаний обучаемого студента;
2.Планироване обучения студента;
3.Формирование вопросов для контроля знаний обучаемого студента;
Для достижения цели повышения качества обучения необходимо рассмотреть принципы дидактики. Предметом исследования дидактики являются цели, содержание, закономерности и принципы обучения. Определяя, что из накопленной человечеством культуры должно стать содержанием образования и характеристикой образованной личности, дидактика является теорией образования. Чтобы обеспечить усвоение учащимися содержания образования, необходимо опираться на закономерности обучения, развития и укрепления умственных способностей, знание которых позволяет разрабатывать эффективные способы обучения.
Внедрение АОС с применением анализа ответов и синтеза вопросов на естественном языке позволит использовать более качественные методы оценки и планирования обучением студентов по сравнению с существующими реализациями АОС без применения семантического анализа ответов обучаемых на естественном языке что не даёт объективно оценить ответ и соответственно сформировать более адекватный вопрос.
Такой подход обеспечивает повышение качества управления обучением, что способствует повышению качества основных дидактических принципов.
Принцип систематичности и последовательности ориентирует учителя на достижение системности знаний в сознании учащихся путем установления теснейшей связи между элементами изучаемого материала, раскрытия единства элемента и структуры, части и целого. Смысл принципа систематичности заключается в том, что учащиеся осознают приобретенные знания как элементы целостной, единой системы.
Сказанное позволяет утверждать, что принцип систематичности и последовательности способствует повышению уровня познавательности и творческих способностей учащихся. Повышение Научности обучения немыслимо без систематичности и познавательности, а с систематичностью тесно связан вопрос о преемственности в обучении. Ее характеризует опора на пройденное, дальнейшее развитие имеющихся у учащихся знаний, умений навыков, установление связей между новыми и ранее приобретенными знаниями. В результате этого знания становятся прочными и глубокими.
Повышение наглядности способствует повышению качества методического материала. Принцип наглядности вытекает из сущности процесса восприятия, осмысления и обобщения учащимися изучаемого материала. Он означает, что в обучении необходимо, следуя логике процесса усвоения знаний, на каждом этапе обучения найти его исходное начало в фактах и наблюдениях единичного или в аксиомах, научных понятиях. и теориях, после чего определить закономерный переход от восприятия единичного, конкретного предмета к общему, абстрактному или, наоборот, от общего, абстрактного к единичному, конкретному.
Повышение качества методического материала способствует повышению доступности в обучении. Принцип доступности в обучении вытекает из требований учета возрастных особенностей учащихся. Он лежит в основе составления учебных планов и программ.
Принцип доступности требует, чтобы объем и содержание учебного материала были по силам учащимся, соответствовали уровню их умственного развития и имеющемуся запасу знаний, умений и навыков что в свою очередь приводит к учёту личных особенностей каждого обучаемого.
Индивидуальный подход к обучению напрямую зависит от учёта личных особенностей каждого обучаемого. Повышение качества обучения непосредственно связано с тем, насколько полно учитываются особенности каждого учащегося. Важной индивидуальной особенностью учащихся является их способность к усвоению знаний, то есть обучаемость. Под влиянием возрастающих требований жизни увеличивается объем и усложняется содержание знаний, подлежащих усвоению. Чем глубже развивается этот процесс, тем более четко выступают индивидуальные различия в обучаемости студентов.
Научность непосредственно зависит от доступности и способствует прочности знаниям. Принцип прочности знаний обусловливается как задачами высших учебных заведений, так и закономерностями процесса обучения. Опираться на приобретенные знания, умения и навыки можно лишь в том случае, когда они усвоены твердо и длительное время удерживаются в памяти.
Прочные знания, умения и навыки необходимы как для успешного продолжения образования, так и для формирования у учащихся научного мировоззрения, развития их способностей, подготовки к практической деятельности.
Повышение соответствия уровню современной науки, углубление представлений об общих методах научного познания, прочность знаний, индивидуальный подход к обучению каждого студента - неотъемлемые условия для повышения качества обучения.
Результатом автоматизированного решения сформулированных задач являются:
1.Вопрос студенту на естественном языке;
2.Оценка ответа студента на естественном языке;
3. План дальнейшего обучения.
Преподаватель контролирует ход действия решения задач АОС при необходимости. Данная необходимость возникает при всевозможных сбоях АОС которые выражаются некачественной оценкой ответов либо неуместным спланированным вопросом для тестирования студента либо при исключительной ситуации в которой АОС не может принять решение и выдаёт сообщение о критической ошибке.
Граф причинно-следственных связей (дерево целей) показан на рис. 1.6.
/
Рис. 1.6

1.3 Технико-экономическое обоснование

1.3.1 Определение трудоемкости работ

Основная цель технико-экономического обоснования (ТЭО) - выявить и обосновать экономическую эффективность создаваемой системы «Мультиагентная автоматизированная обучающая система по медицинской диагностике

ТЭО базируется на сравнении технико-экономических показателей различных вариантов систем, имеющих одинаковое функциональное назначение.

Критерием эффективности является минимум текущих и капитальных затрат (приведенных затрат).

Обобщающим показателем, позволяющим перейти от сравнения отдельных технико-экономических параметров проектируемой системы к его общей оценки, является экономический эффект. Этот показатель дает интегральную оценку в денежном выражении самых разнообразных достоинств и недостатков сравниваемых образцов систем.

Наиболее ответственным этапом ТЭО является выявление сферы проявления источников и экономического эффекта - тех натуральных (конструктивных, технологических, организационных, технических) изменений, которые будут иметь место в создаваемой системе и которые отличают ее от сравниваемого базового варианта. Источниками экономического эффекта могут быть изменяющиеся показатели назначения системы, надежности, технологичности, уровня стандартизации, эстетичности, техники безопасности и др.

Источники экономического эффекта могут проявляться на разных стадиях жизненного цикла создаваемой системы: при ее проектировании, разработке, внедрение, эксплуатации или на нескольких стадиях сразу (например, при внедрении и эксплуатации).

Расчет затрат на разработку системы и ее внедрение.

Составим перечень основных этапов работ, которые должны быть выполнены с определением по каждому этапу квалификационного уровня исполнителей. Форма распределения работ по этапам:

разработка технического задания;

эскизный проект;

технический проект;

рабочий проект;

внедрение.

Техническое задание на разработку проекта предусматривает проведение стадий «Технический проект» и «Рабочий проект». Планируемый срок разработки - 4 месяца.

Исходные данные:

Количество разновидностей форм входной информации - 16, в том числе:

НСИ - 5;

ПИ - 7;

БД - 4.

Количество разновидностей форм выходной информации - 10.

Степень новизны комплекса задач - Д (проектирование принципиально новых процессов или методов, связанных с проведением научных исследований и экспериментов по всем составным частям и их взаимодействию).

Сложность алгоритма - 1 (алгоритмы оптимизации и моделирования систем и объектов).

Объем входной информации - 100 тыс. документострок.

Сложность организации контроля входной и выходной информации:

- входные данные и документы разнообразного формата и структуры; контроль осуществляется перекрестно (11);

- печать документов сложной многоуровневой структуры разнообразной формы и содержания (21).

Проект разрабатывается с учетом обработки информации в режиме работы в реальном времени.

Язык и среда программирования - (язык программирования высокого уровня Си, платформа Microsoft .NET Framework).

Использование типовых проектных решений, типовых проектов, типовых программ и стандартных модулей - 20% (руководителем разработки установлен коэффициент 0.8).

1.3.2 Определение затрат времени по стадиям разработки проекта


Таблица 1 Определение затрат времени по стадиям разработки проекта
Стадия разработки проекта
Затраты времени
Поправочный коэффициент
основание
Затраты времени с учетом поправочного коэффициента
Затраты машинного времени, дни
значение чел.-дней
основание
значение
Основание
1.Разработка технического задания.
1.1 Затраты времени разработчика постановки задачи.
42
(табл. 4.1, норма 2-В)
0,65
(прим. табл. 4.1)
27
1.2. Затраты времени разработчика программного обеспечения
42
(табл. 4.1, норма 2-В)
0,35
(прим. Табл. 4.1)
14
14
2.Разработка эскизного проекта
2.1.Затраты времени разработчика постановки задач
53
(табл. 4.2, норма 2-В)
0,7
(прим. Табл. 4.2)
37
2.2.Затраты времени разработчика программного обеспечения
53
(табл. 4.2, норма 2-В)
0,3
(прим. Табл. 4.2)
15
3.Разработка
технорабочего проекта
3.1.Разработка технического проекта затраты времени разработчика постановки задачи
178
(табл. 4.5
норма 16е)
К1=1,18
К2=1.05
К3=1.26
п.1.7(табл. 1.1)
(5*0,72+7*1+4*2,08)/(5+7+4)=1,18
п.1.7(табл. 1.3)
п.1.9(табл. 1.5)
277
Кобщ= 1,56
Кобщ=К1К2хК3=1,56
Затраты времени разработчика программного обеспечения
51
(табл. 4.6
норма 16е)
К1=1,18
К2=1.05
К3=1.26
п.1.7(табл. 1.1)
(5*0,72+7*1+4*2,08)/(5+7+4)=1,18
п.1.7(табл. 1.3)
п.1.9(табл. 1.5)
60
60
Кобщ= 1,56
Кобщ=К1К2хК3=1,56
3.2.Разработка рабочего проекта затраты времени разработчика постановки задач
120
(табл. 4.31
норма 16е)
К1=0,68
К2=1,16
К3=1.32
К4=0,8
К5=0,8
К6=1
(5*0,48+7*1+4*0,40)/(5+7+4)=0,68
п.1.7(табл. 1.2)
п.1.8(табл. 1.4)
п.1.9(табл. 1.5)
п.1.11
п.1.12 (табл.1.6)
п.1.15
79
Кобщ=0,66
Кобщ=К1*К2*К3*К4*К5 К6=0,66
Затраты времени разработчика программного обеспечения
355
табл. 4.32
норма 16е)
К1=0,68
К2=1,16
К3=1.32
К4=0,8
К5=0,8
К6=1
(5*0,48+7*1+4*0,40)/(5+7+4)=0,68
п.1.7(табл. 1.2)
п.1.8(табл. 1.4)
п.1.9(табл. 1.5)
п.1.11
п.1.12 (табл.1.6)
п.1.15
234
234
Кобщ=0,66
Кобщ=К1*К2*К3*К4*К5 К6=0,66
4.Внедрение
3атраты времени разработчика постановки задач
104
табл. 4.57
(норма 16е)
К1=1,16
К2=1,2

п.1.8(табл. 1.4)
п.1.9(табл. 1.5)
п.1.12 (табл.1.6)
п.1.15(табл.1.7)
116
1
К3=0,8
К4=1
Кобщ= 1,12
Кобщ=К1*К2*К3*К4=1,12
3атраты времени разработчика программного обеспечения
100
табл. 4.58
норма 16е)
К1=1,16
К2=1,21
К3=0,8
К4=1
п.1.8(табл. 1.4)
п.1.9(табл. 1.5)
п.1.12 (табл.1.6)
п.1.15(табл.1.7)
112
112
Кобщ= 1,12
Кобщ=К1*К2*К3*К4=1,12
Всего на комплекс задач:
938*
399*
*Согласно методике затраты времени с учетом поправочного коэффициента и затраты машинного времени (в днях), даны на большие ЭВМ, определим эти статьи затрат на ПВЭМ используемые в текущее время , для это их разделим на три.
Тоб=938/3=312 чел.-дней;
Вр=399/3=133дней .
Определение численности исполнителей.
На основе рассчитанной трудоемкости работ определяется общая численность работников:
где Тоб - трудоемкость работ;
Ф - эффективный фонд времени одного работника, ч.;
Согласно расчетам, произведенным выше, на выполнения комплекса задач при разработке проекта «Автоматизированная информационная система материально-техническое снабжение в открытом акционерном обществе «Электросоединитель»» потребуется 312 человеко-дней.
Тоб=312 чел.-дней;
Планируемый и фактический срок разработки проекта четыре месяца. Учитывая, что в месяце, в среднем, 21 рабочий день, на разработку и внедрение проекта потребуется 84 рабочих дня.
Ф = 0.3 года = 84 рабочих дня;
.
Таким образом, для внедрения проекта необходимо 4 человека.
1.3.3 Определение состава исполнителей
Распределение работы между исполнителями осуществляется с учетом их квалификации и длительности выполнения работы:
Таблица 2. Состав исполнителей
Стадия разработки
Трудоемкость, чел.-дней
Должность исполнителя
Распределение трудоемкости по исполнителям
чел.-дней
1.Разработка технического задания
14
Руководитель проекта (инженер)
Студент
8
6
2.Разработка эскизного проекта
17
Руководитель проекта
Студент
9
8
3.Разработка технорабочего проекта
217
Руководитель проекта
Студент
96
119
4. Внедрение
76
Руководитель проекта
Студент
Консультант в сфере экономики
Консультант в сфере безопасности ж.д
38
37
4 часа
4 часа
Всего
312
312
1.3.4 Расчет стоимости разработки
Следует учесть, что при разработке и внедрении «Мультиагентная автоматизированная обучающая система по медицинской диагностике» использовались персональные ЭВМ (IBM PC), которые в дальнейшем объединяются в одну общую сеть в пределах института. При работе с системой используется программный продукт компании Майкрософт , предназначенный для быстрой разработки прикладных решений.
Для расчета стоимости программного продукта необходимо обозначить некоторые основополагающие моменты: расчет осуществляется по следующим статьям:
Основные материалы;
Покупные изделия и полуфабрикаты;
Основная заработная плата (затраты на оплату труда);
Дополнительная заработная плата;
Отчисления с основной и дополнительной заработной платы на социальные нужды;
Затраты на машинное время;
Основные материалы.
Расчет ведется по формуле:
где КМi- количество материалов, кг;м;
ЦМi - цена за единицу материала, руб.;
m - количество наименований материалов;
Затраты на материалы, покупные комплектующие изделия и полуфабрикаты рассчитываются с учетом транспортно - заготовительных расходов, которые составляют 3 - 4% от их стоимости.
1.3.4.1 Основные материалы
Данные заносятся в таблицу Таблица 1.3. Основные материалы.
Таблица 3. Основные материалы

Наименование материала.
Расход материала.
Цена за единицу, руб.
Затраты на материалы. Общая сумма затрат, руб.
1
Бумага, формата А4
1 пачка (500 листов)
160
160
2
Картридж для струйного принтера HP D2471
2 шт.
450
900
3
USB 2.0 Flash-диск 2Gb
1 шт.
290
290
ИТОГО:
1350
Зм=1350*3%=1370 руб.
Данные о покупных изделиях и полуфабрикатах приведены в таблице 4.
Таблица 4. Покупные изделия и полуфабрикаты

Наименование покупных изделий
Расход покупных изделий
Цена за единицу, руб.
Затраты на материалы. Общая сумма затрат, руб.
1
Визуальная студия разработки прикладных программ компании Майкрософт.
1 шт.
36386
36386
ИТОГО:
36386
Расчёт затрат на покупные изделия и полуфабрикаты рассчитывается по формуле:
З пок. = = 36386* 1 = 36386руб.,
где КПОК i - количество покупных изделий и полуфабрикатов, шт;
Ц ПОК i - цена за единицу покупных изделий и полуфабрикатов, руб.;
m - количество наименований покупных изделий и полуфабрикатов
З пок=36386*3%=37470руб
Затраты на оплату труда.
Затраты на оплату труда включают:
- затраты на оплату труда основного производственного персонала, включая премии врачей за производственные и научные результаты;
- стимулирующие и компенсирующие выплаты, в том числе компенсации по оплате труда в связи с повышением цен и индексацией доходов в пределах норм, предусмотренных законодательством.
К расходам по оплате труда относятся различные платежи по договорам обязательного страхования, добровольного, долгосрочного страхования,
пенсионного страхования, пенсионного не государственного страхования и др. Совокупная сумма платежей (взносов) работодателя не должна превышать 12% от суммы расходов на оплату труда.
1.3.4.2 Затраты на оплату труда
Основная заработная плата исполнителей
Расчет ведется по формуле:
,
где Чi - численность исполнителей, чел.;
Фi - фонд рабочего времени исполнителей, час.;
Сi - тарифная ставка, руб.;
m - количество групп исполнителей;
Для руководителя проекта (инженера):
Месячный фонд рабочего времени - 21 рабочий день.
Месячная тарифная ставка - 15453 руб.
Тогда дневная тарифная ставка = 15453 /21 = 735 руб.
Зосн=151*735= 111113руб.
Для программиста(студент):
Месячный фонд рабочего времени - 21 рабочий день.
Месячная тарифная ставка - 7640 руб.
Тогда дневная тарифная ставка = 7640 /21 = 363 руб.
Зосн=170*363,80= 61847руб.
Тарифная ставка консультантов в сфере экономики и БЖД составляет 12700руб в месяц. Определим часовую ставку:
Чт.с =12700/80=159руб
Исходя из этого основная заработная плата для консультанта:
В сфере экономики составит Зосн=158,75*4=635 руб
В сфере БЖД составит Зосн=158,75*4=635 руб
Основной фонд заработной платы:
ЗОСН =111113,35+ 61847,61+635 +635 = 174220руб.
Дополнительная заработная плата исполнителей.
Расчет ведется по формуле:
,
где qдоп.- норматив дополнительной заработной платы 9,5% согласно норме по организации.
Рассчитаем:
1.3.4.3 Отчисления на социальные нужды
Расчет ведется по формуле:
,
где qотч - норматив отчислений на социальные нужды, 26,2%;
Отчисления на единый социальный налог - 26 % :
ѕ 20% - в Пенсионный фонд:
ѕ 3.1% - Обязательное медицинское страхование:
в федеральный фонд ОМС - 1.1 %
ѕ в территориальный фонд ОМС - 2 %
ѕ 2.9% - Социальное страхование
ѕ 0,02% -Страхование на случай травматизма.
Пенсионный фонд 20%:
6% - обязательные отчисления в бюджет РФ для лиц моложе 1967 года рождения;
Затраты на машинное время.
= 145* 14 = 2080 руб.,
где
Тм.вр.- время выполнения работ на ЭВМ, час (с учетом использования Интернет);
Цм.вр -цена одного часа машинного времени (14 руб.)
1.3.4.4 Амортизация
Амортизация в смете затрат рассчитывается согласно ст.257 Постановления правительства от 15.01.02 г.
При стоимости оборудования <1000, его стоимость полностью (одноразово) включается в смету затрат.
Срок полезного использования определяется по группе основных средств:
-техника электронно-вычислительная, персональные компьютеры, печатающие устройства ЭВМ, сетевое оборудование, локальные ЭВМ. 3-5 лет.
1.Амортизация на ПВЭМ. Балансовая стоимость ПЭВМ ( Сосн.ср) состоит из цены закупочной, расходов на транспортировку и монтаж. Процентная ставка на транспортировку и монтаж составляет 10%.
Сосн.ср. = СЭВМ +Зуст,
где СЭВМ - стоимость компьютера, руб./шт.;
Зуст - затраты на установку и доставку, руб./шт.
Итак, балансовая стоимость составит:
Сосн.ср. = 18740 +18740*0,1= 20614 руб.
Тогда амортизация составит:
Амортизация на год ==20614/5= 4123руб./год.
Годовой фонд рабочего времени согласно с Производственным календарем на 2010 год составляет 1961 час.
Годовой фонд рабочего ПВЭМ , программ составляет 1752 часа.
Определим количество рабочих часов для ПВЭМ в день:
Коэффициент разницы между общим фондом рабочего времени и фондом рабочего времени ПВЭМ, программ составляет: 1752/1961=0,89
8*(1752/1961)=7часов.
Определим статью затрат машинного времени в часах :
Вр=145*7=1015 часов
Амортизация, приходящаяся на ПВЭМ используемой в проекте,
руб.
Амортизация на. Визуальная студия разработки прикладных программ компании Майкрософт.
Амортизация на год
=37477,58/5= 7400руб/год.
Амортизация, приходящаяся на «Визуальная студия разработки прикладных программ компании Майкрософт». используемая в проекте:
руб.
Амортизация, приходящаяся на проект в целом составит:
2388,49+4342,43=6722руб.
Накладные расходы.
Накладные расходы включают зарплату с отчислениями на социальные нужды персонала управления, на содержание, текущий ремонт оборудования, инвентаря.
+Здоп*% накладных расходов
Расчет транспортного налога:
Нт = (Зм + Зосн + Здоп + Зотч + Зм.вр.+ А + Зн)*1,5%

Нт=(1370+ 37470+ 174220+ 16432+ 49977+ 2080 + 6722+476960)*0,015 = 11356руб.
1.3.5 Расчет себестоимости и цены проекта: «Мультиагентная автоматизированная обучающая система по медицинской диагностике»
Сведем данные, полученные из расчетов в таблицу.
Таблица 5 Смета затрат
Основные статьи затрат
Затраты в рублях
Основные материалы
1370
Покупные изделия и полуфабрикаты
37470
Основная заработная плата
174220
Дополнительная заработная плата
16432
Отчисления с основной и дополнительной заработной платы на социальные нужды
49977
Затраты на машинное время
2080
Амортизация
6722
Накладные расходы
476960
Транспортный налог
11466
Стоимость разработки программного продукта
700654
Стоимость разработки программного продукта равна 700654 руб.
1.3.6 Расчет экономической эффективности и срока окупаемости затрат
Согласно данным отдела бухгалтерии общий фонд заработной платы преподавательского состава практических занятий составляет 51450 руб в месяц и в год 637400 руб.
Разработанная система уменьшает количество преподавательского персонала при практических занятиях, уменьшает время на занятия. Так же происходит повышение качества обучения, и, уменьшения затрат на заработную плату преподавателей, уменьшения затрат на налоговые отчисления, амортизацию и прочих статей затрат. Система позволяет снизить трудоемкость работы, документооборот за счет перевода основных операции на ПВЭМ, а также увеличить производительность труда работников.
Таблица 6. Расчет затрат до и после внедрения
Показатели
До внедрения
После внедрения
Количество человек в отделе
2
2
Парк машин в лаборатории
5
5
Занимаемое помещение в кВ.м
15
15
Общий фонд заработной платы преподавателям при проведении практических занятий
637400 руб.
491600
Дополнительная зарплата в год
637400 *9,5/100 = 70053руб.
491600*9,5/100 = 46702руб.
Отчисления с основной и дополнительной заработной платы на социальные нужды в год Зотч
= (637400 +70053)*26,2/100 = 211553руб.
= (491600+46702)*26,2/100 = 141035руб.
Машинное время для парка машин(ч)
1752*6=10512ч
1752*4=7008ч
Затраты на машинное время Зм.вр.(с учетом подготовки баз знаний)
10512*14руб=147168руб
7008*14=98112руб
Амортизация на год, для парка машин
(20614/5)*6=24736руб
(20614/5)*4=16491руб
Накладные расходы
(637400+70053)*2,5=2018633 руб
(491600+46702)*2,5=1345755
Транспортный налог
48143 руб
32095
Итого затрат
3273733 руб.
2182489 руб.
Рассчитаем экономическую эффективность:
Экономия = 3273733 - 2182489 = 1091244 руб
Коэффициент экономической эффективности:
Кэф= 1091244 / 700654 = 1.55 руб на 1 руб капитальных затрат
Срок окупаемости проекта:
Ток=700654 / 1091244 = 0.64 года.
Выводы и предложения.
Технико-экономическое обоснование проекта показало, что проектируемая система является экономически эффективной и высокого качества.
В проекте было рассчитано затраты на проектирование и внедрение. Основные данные по расчетам составили:
Трудоемкость разработки - 312 чел./дней;
Себестоимость системы - 700654 руб.;
Срок окупаемости -0,64 года~7 месяцев.
2. системотехническое обоснование

2.1 Функциональная структура АИС

2.1.1 Внешние объекты АИС
На рисунке 2.1. представлена диаграмма DFD «Модель окружения», которая включает в себя внешние объекты, воздействующие на процесс. Среди внешних объектов можно выделить:
- Преподаватель;
- Деканат;
- Студент;
- Минобразования;
Преподаватель является основным лицом, принимающим решение. Преподаватель контролирует процесс обучения.
Деканат утверждает программу обучения разработанную преподавателем.
Студент - лицо исполняющее решения. Студент проходит обучение, отвечает на поставленные преподавателем вопросы.
Минобразования - разрабатывает Государственные Образовательные Стандарты для учебных заведений.
Рис.2.1.

2.1.2 Данные, результаты, хранилища и логическая модель

На Рисунке 2.2. представлена диаграмма DFD «Логическая модель».

При решении поставленных задач используется такая информация как регистрация изменения темы либо сложности, ответ обучаемого, диагностические данные.

Задача «подбор вопросов» производит синтез вопроса обучаемому фиксируя его в базу данных.

Контроль знаний производит сравнение ответа обучаемого с эталоном ответа. Выявляются степень схожести ответов.

Планирование обучения определяет тематики следующих вопросов обучаемому.

Рис. 2.2.

2.1.3 Задачи, функции и модель поведения

На Рисунке 2.3. представлена диаграмма DFD «Модель поведения».

Организация автоматизированного обучения студентов включает в себя следующие этапы:

1. Планирование обучения;

2. Формирование вопроса;

3. Контроль знаний.

Для моделирования процессов сохранения данных используются хранилища данных, такие как: список тем, список Студенов, ответ обучаемого, тема, сложность, вопрос, верный ответ (эталон), оценка тестирования.

Рис. 2.3.

2.2 Математическое обеспечение АИС


Для управления обучением в АОС необходимо представить модель трёх основных задач:
3.1.1.Контроль знаний обучаемого.
3.1.2.Планирование обучения.
3.1.3.Генерация вопросов для контроля знаний.
2.2.1 Контроль знаний обучаемого
Задача контроля разбивается на четыре подзадачи:
· Морфологический анализ;
· Синтаксический анализ;
· Семантический анализ;
· Сравнение семантических сетей.
2.2.1.1 Морфологический анализ ответа

2.2.1.1 Постановка задачи
Под морфологическим анализом понимается обработка словоформ вне связи с контекстом с целью приписывания словоформе комплекса морфологической информации.
Результатом морфологического анализа является установление для каждой словоформы предложения морфологической информации, необходимой для выполнения последующих этапов синтаксического и семантического анализа.
Исходными данными для проведения морфологического анализа являются:
- множество словоформ предложения;
- возможные основы и окончания каждой словоформы;
- словарь основ с указанием соответствующего основе флективного класса;
- грамматические категории флективного класса, определяемые самим флективным классом;
- морфологическая информация флективного класса, определяющая элементы грамматических категорий, определяемых окончаниями слов, относимых к флективному классу.
Таблица 3.1. Список множеств и отношений.
Название множества или отношения
Обозначение множества или отношения
Примеры множества или отношения
Формальное определение множества или отношения
Основы словоформ
M
M={«машин», «основ», «словоформ», …}
M={m}
Окончания
E
E={«а», «о», …}
E={e}
Флективные классы
С
Слова представители пяти флективных классов существительных мужского рода (неодушевленные): «телефон», «тираж», «огонь», «перебой», «санаторий»
Множество флективных классов: C={“001”, “002”, “003”, “004”, “005”, …}
С={с}
Грамматические категории
H
H={ «Часть речи», «Число» ,«Падеж», «Род», «Одушевленность», …}
H={h}
Элементы грамматических категорий
Z
Z={«единственное число», «множественное число», …}
Z={z}
Множество словоформ словосочетания
W
Множество словоформ словосочетания «электронная вычислительная машина»: W={«электронная», «вычислительная», «машина»}
W={w}
Возможные основы и окончания словоформы словосочетания
w
w={( “Вычислительн”, “ая”)}
w {( m, e)/ m M, eE}
Грамматические категории флективного класса
Rcz
Rcz={(“103”, Прилагательное»), …}
Rcz {( c,z) / cC, ,zZ}
Морфологическая информация флективного класса
Rcez
Rcez ={(“103”, “ая”, “Именительный”),…}
Rcez {(c, e, z) / cC, eE, zZ}
Словарь основ
RCM
RCM = {“Вычислительн”,”103”, …}
RCM (m,c)
Грамматические категории значений
fzh
fzh={(“Именительный» «Падеж»)б}
fzh{(z,c) / z Z, cC}
Морфологическая информация словоформ словосочетания, результат морфологического анализа
Rw
Rw ={(“Вычислительная”, “103”, “Часть речи»”, “Прилагательное»), (“Вычислительная”, “103”, “Падеж»”, “Именительный»), … }
Rw={(w, c, z, h)/ w W, cC, hH, zZ, (m,e) w, m M, eE, (m,c) RCM,, (z,c) Rzc, (c, e, z) fcez }

Пусть задано множество словоформ W= {w} предложения, где каждая словоформа w, w W является отношением, заданным на множествах основ M и окончаний E:
w {(m, e)/ m M, eE} или w Pow(ME).
Будем считать, что определены отношения:
1. RMC - словарь основ, заданный на множествах основ M и флективных классов С
RMC {( m, c)/ m M, cC } или RMC Pow(M C).
2. RCZ - грамматические категории флективных классов, заданные на множествах флективных классов С и множестве элементов грамматических категорий H:
RCZ {(c,z)/cC, zZ } или RCM Pow(C Z).
3. RCEZ - грамматические категории окончаний флективных классов, заданные на множествах флективных классов С, окончаний E и множестве элементов грамматических категорий H:
RCEZ {(c,e,z)/cC, eE, zZ } или RCM Pow(C E Z).
Построим отношение RWCZ , заданное на множествах словоформ W, флективных классов C и значений грамматической категории Z:
RWCZ Pow(W C Z).
Отношение RWCZ: определим интенсионально, используя множество словоформ W и отношения: RMC , RCZ, RCEZ:

RWCZ: ={(w, c, z)/ w W, (m, e) w, (m, c) RMC , ((c, z) RCZ, (c, e, z) RCEZ)}.
Построим отношение RW , заданное на множествах словоформ W, флективных классов C, значений грамматической категории Z и грамматических категорий H:
RW Pow(W C Z H).
Отношение RW: определим интенсионально, используя отношения: RWCZ и функциональное отношение fzh:

RW: ={(w, c, z, h)/ (w, c, z ) RWCZ, (z, h) fzh }.
Приведем последовательность действий для нахождения отношения RW:
1. R1={(w, m, e)/w W, (m, e) w},
2. R2={(w, m, e, c)/(w, m, e) R1, (m, c) RMC },
3. R3={(w, c, z)/(w, m, e, c) R2, (c, z) RCZ },
4. R4={(w, c, z)/(w, m, e, c) R2, (c, e, z) RCEZ },
5. RWCZ = R3 R4.
6. RW={(w, c, z, h)/ (w, c, z) RWCZ, (z,h) fzh}
2.2.1.1.2 Алгоритм морфологического анализа словоформы
За начальную основу взять текущее слово. При необходимости отделить от конца словоформы частицы «ся», «сь» и «ь». Образовать пустую последовательность S. Коду окончания присвоить значение 65.
Поиск основы в таблице основ. Если поиск успешный, перейти к п. 4. В противном случае выполнить п. 3.
Отделить от словоформы последнюю букву, образовать новую словоформу, добавить отделяемую букву слева к последовательности S. Проверить, является ли последовательность S окончанием из таблицы окончаний. Если последовательность S является окончанием, то определить его код и перейти к п. 2. В противном случае, если длина последовательности меньше 3, повторить 3.
Определить по таблице «Словарь основ» номер флективного класса.
По номеру флективного класса и номеру окончания определить в таблице «Морфологическая информация» множество номеров морфологической информации.
По номеру флективного класса и таблице «Флективные классы» определить часть речи.
По номеру морфологической информации и таблице «Грамматическая информация» определить код грамматической информации.
По коду грамматической информации и коду части речи по таблице «Кодификатор грамматической информации» определить содержание грамматической информации
2.2.1.1.3 Морфологический анализ словоформы. Контрольный пример
Рассмотрим пример морфологического анализа словоформы «сосуда» слова «сосуд»:
За начальную основу примем «сосуда», коду окончания присвоим значение 65.
Произведем поиск основы в таблице основ: результат - основа не найдена.
Отделим от текущей основы последнюю букву «а» и добавим ее слева к последовательности S (S = «а»). Последовательность S является окончанием из таблицы «Окончания» с кодом 66.
Повторим поиск основы: результат - найдена основа.
Номер флективного класса - 001.
По таблице «Морфологическая информация» определяем номер морфологической информации: 06.
Часть речи S - существительное.
Определяем код грамматической информации по таблице «Отношения понятий»: 12.
По коду грамматической информации 12 и части речи S по таблице «Кодификатор грамматической информации» определяем содержание грамматической информации: единственное число, родительный падеж.
Результат анализа словоформы «сосуда»: единственный вариант интерпретации - существительное в единственном числе и родительном падеже.

2.2.1.2 Синтаксический анализ ответа
Задача синтаксического анализа состоит в том, чтобы, используя морфологическую информацию о словоформах и сведения из словаря, построить синтаксическую структуру входного предложения, т.е. определить, между какими словами в предложении существуют отношения «хозяин-слуга».
Исходными для проведения синтаксического анализа являются текст и
результаты морфологического анализа каждого слова предложения.
Результатом является синтаксический граф представленный в виде бинарного дерева.
Таблица 3.2 Список обозначений.
Название множества или отношения
Обозначение множества или отношения
Формальное определение
Множество основ словоформ
M
M={m}
Морфологическая информация словоформ предложения, результат морфологического анализа.
Rw
Rw={(w, c, z, h)/ w W, cC, hH, zZ, (m,e) w, m M, eE, (m,c) RCM,, (z,c) Rzc, (c, e, z) fcez }
Множество сегментов предложения.
S
S={s}
Множество синтаксических деревьев
G
G={ g/ g=(V, E) }
Множество вершин или узлов.
V
V = {v}
Множество упорядоченных пар - рёбра графа (вектор)
E

Правила (предикат)
Pi

Номер правила
i

Количество правил
n
n =18
Левое слово рассматриваемой пары слов

Правое слово рассматриваемой пары слов
Рассматриваемая пара слов
j

Множество частей речи
CR
CR={cr}

Разобьём предложение на сегменты s где s S. Первый сегмент это совокупность словоформ w которые располагаются до глагола начиная с конца предложения. Второй сегмент это совокупность словоформ w которые располагаются до начала предложения начиная от глагола. Каждой словоформе w соответствует морфологическая информация которая отражена отношением Rw.
Для каждого s определим g где g G.
g представлен виде ориентированного графа.
Ориентированный граф g -- это упорядоченная пара g: = ( V, E ), для которой выполнены следующие условия:
V это множество вершин или узлов. Где v V является словоформа w которая содержится в сегменте s.
E это множество упорядоченных пар вершин, называемых рёбрами.
V (а значит и E) конечные множества.
Построение графа g происходит по синтаксическим правилам Pi.
Для того что бы построить граф g по синтаксическим правилам P необходимо определить направление вектора E представленного виде
где
есть очередная выбранная пара вершин (слов) сегмента s находящаяся в отношении «управляющий - управляемый». Отношение «управляющий - управляемый» определяется при выполнении хотя бы одного правила где есть множество правил а есть текущая пара вершин множества V. Правила представляют собой совокупность предикатов выраженные где есть предикат принадлежности к части cr речи элемента стоящего слева в очередной паре словоформ то есть , есть предикат принадлежности к части речи cr элемента стоящего справа в очередной паре словоформ то есть , есть предикат принадлежности признака элемента стоящего с лева в очередной паре словоформ то есть , есть предикат принадлежности признака элемента стоящего справа в очередной паре словоформ то есть . Предикаты признака определены в таблице 3.3. При соблюдении условий принимающим истину каждого из предикатов (логическое «И») выполняется правило .
Далее необходимо образовать вершину соответствующую глаголу предложения. Соединить корни деревьев сегментов предложения с этой вершиной.
Определим значения элементов множества CR «частей речи»:
1. S - существительное;
2. P - прилагательное;
3. N - наречие;
4. Ch - частица;
5. G - глагол;
6. Pg - предлог
Список правил продукции приведён ниже:
ECHC
ЮСНС
Таблица 3.3. Определение предикатов признака.
Предикат признака
Пояснение
PZ(PM, v)
ПРОВЕРКА ЭЛЕМЕНТА СОЧЕТАНИЯ НА НАЛИЧИЕ ПРИЗНАКА МЕСТОИМЕННОСТИ
PZ(PRP, v)
ПРОВЕРКА ЭЛЕМЕНТА НА НАЛИЧИЕ ПРИЗНАКА РОДИТЕЛЬНОГО ПАДЕЖА
PZ(PTD, v)
ПРОВЕРКА ЭЛЕМЕНТА НА НАЛИЧИЕ ПРИЗНАКА ТВОРИТЕЛЬНОГО ИЛИ ДАТЕЛЬНОГО ПАДЕЖА
PZ(PG, v)
ПРОВЕРКА ЭЛЕМЕНТА НА НАЛИЧИЕ ПРИЗНАКА ГЛАГОЛЬНОСТИ
PZ(PNS, v)
ПРОВЕРКА ЭЛЕМЕНТА СОЧЕТАНИЯ НА НАЛИЧИЕ ПРИЗНАКА НЕИЗМЕНЯЕМОГО СУЩЕСТВИТЕЛЬНОГО
PZ(CPP, )
ПРОВЕРКА ЭЛЕМЕНТОВ НА СОВПАДЕНИЕ ПРИЗНАКА ПАДЕЖА
PZ(CPRH, )
ПРОВЕРКА ЭЛЕМЕНТОВ НА СОВПАДЕНИЕ ПРИЗНАКА РОДА И ЧИСЛА
PZ(ECHC, v)
ПРОВЕРКА ЭЛЕМЕНТА, СТОЯЩЕГО СЛЕВА ОТ СУЩЕСТВИТЕЛЬНОГО НА ПРИНАДЛЕЖНОСТЬ К СИНТАКСИЧЕСКОМУ КЛАССУ 'СОЧИНИТЕЛЬНЫЕ СОЮЗЫ'
PZ(KR, )
ПРОВЕРКА ЭЛЕМЕНТОВ НА КОНТАКТНОЕ РАСПОЛОЖЕНИЕ
PZ(ЮСНС, v)
ПРОВЕРКА ЭЛЕМЕНТА, СТОЯЩЕГО СПРАВА ОТ СУЩЕСТВИТЕЛЬНОГО, НА ПРИНАДЛЕЖНОСТЬ К СИНТАКСИЧЕСКОМУ КЛАССУ 'СОЧИНИТЕЛЬНЫЕ СОЮЗЫ'
PZ(PNP, v)
ПРОВЕРКА ЭЛЕМЕНТА НА НАЛИЧИЕ ПРИЗНАКА НЕИЗМЕНЯЕМОСТИ ПРИЛАГАТЕЛЬНОГО
PZ(PI, v)
ПРОВЕРКА ЭЛЕМЕНТА НА НАЛИЧИЕ ПРИЗНАКА ИНФИНИТИВА
PZ(POHD, v)
PZ(POND, v)
PZ(YD, )
PZ(CPP, ) & PZ(CPRH, )
PZ(YT, )
PZ(KR, )
PZ(YN, v)
PZ(PI, v)
PZ(YR, )
PZ(CPP, )
PZ(YM, )
PZ(KR, )&1 PZ(POHD, v)
Выбор очередных пар слов для определения вектора E (отношения «хозяин - слуга») осуществляется придерживаясь описанных ниже правил продукции.
Введём обозначения:
- состояние пары элементов либо одного элемента.
Где - левое слово рассматриваемой пары слов;
- правое слово рассматриваемой пары слов;
j - рассматриваемая пара слов;
o - номер состояния.
- действие при выполнении очередного условия совокупности состояний .
Таблица 3.4 состояний.
o
номер состояния
Q
состояние
1
Является управляющим
2
Является управляемым
3
Не установлено отношение на паре
4
Элементы расположены контактно
5
Не установленное состояние
6
Пары не связанны друг с другом
7
Элемент является частицей НЕ либо НИ
8
Элементы расположены не контактно
- Первая пара состоит из последнего и предпоследнего слов в предложении;
если в рассматриваемой паре слов левое слово является управляющим, то в следующей паре оно принимается за правое, а в качестве левого берется соседнее слово, расположенное слева;
если в рассматриваемой паре слов отношение не установлено и слова расположены контактно, то в следующей паре левое слово принимается за правое, а в качестве левого берется соседнее с ним слово, расположенное слева;
- если левый элемент пары управляемый, то в качестве левого элемента следующей пары берется слово стоящее слева от левого элемента, а правый не изменяется;
- если элементы анализируемой пары слов не связаны друг с другом и расположены неконтактно, то в качестве правого элемента новой пары слов берется слово, стоящее справа от левого элемента предыдущей пары, а в качестве левого элемента новой пары берется то же слово, которое было левым элементом в предыдущей паре;
- если в анализируемой паре слов управляющее слово частица НЕ или НИ, стоящая слева, то в качестве правого элемента новой пары слов берется слово, стоящее слева от частицы, а левого - соседнее с ним слово.
2.2.1.2.2 Синтаксический анализ. Пример
Рассмотрим синтаксический анализ простого предложения:
«Поступающий в сосуд раствор перемешивается с водой».
Результаты морфологического анализа слов предложения приведен в таблице 3.5.
Таблица 3.5
Слово
Часть речи
Грамматическая информация
Поступающий
Прилагательное
Муж., ед. ч., им. п.
Муж., ед. ч., вн. п.
Сосуд
Существительное
Ед. ч., им. п.
Ед. ч., вн. п.
Раствор
Существительное
Ед. ч., им. п.
Ед. ч., вн. п.
Перемешивается
Глагол
1-ое л., ед. ч.
Водой
Существительное
Ед. ч., тв. п.
Разбиваем предложение на фрагменты, относительно глагола:
первый фрагмент: «Поступающий в сосуд раствор»;
второй фрагмент: «с водой».
Выбираем первую пару с конца первого фрагмента:
«сосуд раствор» - разбираем ситуацию SS: наличие признака местоименности первого элемента не установлено, второй элемент не в родительном, творительном или дательном падеже, признак глагольности первого элемента не подтвержден, второй элемент - изменяемое существительное связь не устанавливаем.
Выбираем следующую пару:
«в сосуд» - разбираем ситуацию PgS: совпадение признака падежа устанавливаем связь вида «».
Выбираем следующую пару:
«Поступающий в» - разбираем ситуацию PPg: первый элемент обладает признаком отглагольности устанавливаем связь вида «».
Переходим к анализу второго фрагмента: «с водой». Выбираем первую пару:
«с водой» - разбираем ситуацию PgS: совпадение признака падежа устанавливаем связь вида «».
Строим синтаксический граф предложения представленный на рисунке 2.2.1.
Рис. 2.2.1
2.2.1.3 Семантический анализ ответа

Таблица 3.6. Список обозначений.
Обозначение
Название
Формальное представление
Синтаксический граф предложения
G
G={ g/ g=(V, E) }
Множество наименований отношений
O
O={o}
Семантический граф.
GS
GS={VS,RS}
Вершины (понятия) семантического графа.
VS
VS={vs / vs V }
Рёбра (отношения) семантического графа.
RS
RS={}
Задачей семантического анализа является выделение понятий в анализируемом предложении и замена синтаксических отношений на семантические. При этом исходными являются синтаксическая информация, полученная на предыдущем этапе анализа.
Синтаксическая информация представлена в виде синтаксического графа:
G={ g/ g=(V, E) }.
где есть объединённые классы вершин, E есть множество упорядоченных пар вершин каждого класса V. Упорядоченная пара определена в отношении «хозяин-слуга» и является ребром синтаксического графа.
В результате семантического анализа должна быть получена семантическая сеть.
Семантическая сеть представляет собой взвешенный граф. Вершинам сопоставляются понятия а рёбрам отношения, в которых находятся вершины:
GS={VS, RS}.
VS={vs} есть множество понятий, каждое понятие vs VS есть совокупность вершин классов V синтаксического графа G либо одна вершина.
Построим отображение вершин V синтаксического графа G в соответствующих понятиях VS графа GS:
: (V \ V1) VS
Запишем важное дополнение к определению отображения вершин V в вершинах VS:
v1 v2 ( v1 V1 & v2 V1 ( v1) = ( v2) )
RS= есть множество рёбер графа GS где каждое ребро rs, rs RS является отношением между двумя понятиями и :
.
2.2.1.3.1 Алгоритм семантического анализа
Определим шаги для построения графа GS:
1. Выделим наименование отношения между понятиями в графе G. Положим, что наименованием отношения является глагол, который является корневой вершиной V1 синтаксического графа G.
2. Осуществляем поиск во множестве O. Если найден - то наименование отношения определено, переходим к шагу 5. Если не найден, то переходим к шагу 3.
3. Формируем наименование отношения , где на первом месте стоит глагол , на втором слуга данного глагола. Слуга глагола есть корень первого синтаксического подграфа G то есть V3
4. Ищем сформированное наименование отношения на множестве O. Если результат поиска положительный, то запоминаем код наименования отношения и переходим к пункту 5. Если отрицательный, то далее семантический анализ не возможен.
5. Выделяем первое понятие . Положим, что первым понятием вступающим в отношение с другими понятиями является совокупность всех вершин V2 второго синтаксического подграфа G расположенных в том порядке, в котором они расположены в подграфе .
6. Проверяем: если наименование отношения сформировано из одной вершины , то переходим к пункту 8, иначе переходим к пункту 7.
7. Выделяем второе понятие . Положим, что вторым понятием является совокупность вершин V3 первого синтаксического подграфа G не включающая вершину-корень подграфа . Переходим к пункту 9.
8. Выделяем второе понятие . Положим, что вторым понятием является совокупность всех вершин V3 первого синтаксического подграфа G. Переходим к пункту 9.
9. Конец.
2.2.1.3.2 Семантический анализ. Контрольный пример
Построим семантическую сеть предложения:
«Поступающий в сосуд раствор перемешивается с водой».
Входной информацией для семантического анализа является синтаксический граф G данного предложения представленный на рисунке 3.2.

Рисунок 3.2.
Таблица 3.7. «наименование отношений»
Код отношения
Наименование отношения
1
перемешивается с
Выполним шаги:
1. rs1 = v1;
2. v1 не найден в списке «наименование отношений», переходим к шагу3;
3. rs1 = v1 v2;
4.Поиск успешный, rs1 есть в списке с кодом 1. переходим к шагу 5;
5. = v4 v5 v6 v7;
6. rs1 ! = v1, переходим к шагу 7;
7. = v3 переходим к шагу 9;
9.Выход.
webkursovik.ru/
2.2.1.4Сравнение семантических сетей.

Таблица 3.8. обозначений
Название.
Обозначение.
Формальное представление.
Семантический граф ответа.
GS
GS={VS,RS}
Синтаксический граф
Связи
S
S={s}
Атрибуты
A
A={a}
Элемент связи
EL
EL={el}
Падежи
PAD
PAD={pad}
Понятия
P
P={p}
Семантическая сеть эталона
Rselap
Rseap{ (s,el,a,p) / sS, elEL, aA, pP }
Структура связей
Rsapad
Rsa{ (s,a, pad) / sS, aRapad, padPAD }
Разность понятий двух сетей
B
B = ( P0 \ P1 ) ( P1 \ P0)
Задачей сравнения семантических сетей является определение совпадения сети ответа с сетью эталона. При этом исходными являются семантический граф ответа GS и семантическая сеть ответа представленная в виде отношения Rsap.
Каждой вершине VS необходимо определить атрибут связи. Определим функцию которая ставит соответствие каждой вершине V падеж pad:
1: V PAD.
Определим функцию которая ставит соответствие каждой вершине VS падеж PAD:
2: VS PAD.
Имея отображение : (V \ V1) VS заданное на этапе семантического анализа определим падежи вершин VS. Так как каждая вершина vs состоит из совокупности вершин V синтаксического графа G где каждая v есть словоформа w, то главной вершиной vg определяющей падеж понятия vs является первый слуга корневой вершины графа G:
1( vg ) = 2( (vg) );
Сопоставим каждой вершине vs графа GS атрибут a A . Имея падеж pad каждой вершины vs и связь rs определим атрибут a из отношения Rsapad. Отношение Rsapad задано на множестве связей S и множестве атрибутов A и множестве падежей PAD.
Определим разность понятий сети ответа и сети эталона следующей записью:
B = ( P0 \ P1 ) ( P1 \ P0);
Где P0 есть множество понятий сети эталона, а P1 множество понятий сети ответа.
2.2.1.4.2 Контрольный пример
Определим разность сети ответа обучаемого и сети эталона.
На рисунке 3.4 представлена сеть ответа. На рисунке 3.5 представлена сеть эталона.
Размещено на webkursovik.ru/
Рисунок 3.4.
Размещено на webkursovik.ru/
Рисунок 3.5
Сеть эталона представленная на рисунке 3.5 определена атрибутами a1 a2. Сеть ответа представленная на рисунке 3.4 не определена атрибутами. Сопоставим атрибуты сети ответа.
Приведём примеры таблиц 3.5, 3.6, 3.7, 3.8, 3.9 необходимых для сравнения сетей.
Таблица 3.5. Семантическая есть.
Код связи
Код элемента связи
Код атрибута
Код понятия
1
1
1
1
1
1
2
2
Таблица 3.6. Связи.
Код связи
Наименование связи
1
перемешивается с
Таблица 3.7. Понятия.
Код понятия
Наименование понятия
1
раствор поступающий в сосуд
2
водой
3
солью
Таблица 3.8. Атрибуты.
Код атрибута
Наименование атрибута
1
Что
2
С чем
Талица 3.9. Структура связей.
Код связи
Код атрибута
Падеж
1
1
Именительный
1
2
Винительный
Имея связь rs1 «перемешивается с» и падеж понятия vs1 «именительный» по таблице 3.9 найдём и запомним код атрибута. Код атрибута равен 1. Из таблицы 3.8 под коду атрибута получим наименование атрибута. Наименование атрибута «что». Производим аналогичные действия для сопоставления понятию vs2 атрибута. Атрибут для vs2 «с чем».
Заполненная атрибутами семантическая есть ответа представлена на рисунке 3.6.
Размещено на webkursovik.ru/
Рисунок 3.6.
Произведём сравнение семантических сетей.
Имея код связи 1 «перемешивается с» из таблицы 3.6, код атрибута 1 «что» из таблицы 3.8, код понятия 1 «раствор поступающий в сосуд» сформируем запрос на выборку из таблицы 3.5. Поиск успешный. Данная запись присутствует в таблице 3.5.
Имея код связи 1 «перемешивается с» из таблицы 3.6, код атрибута 2 «с чем» из таблицы 3.8, код понятия 3 «солью» сформируем запрос на выборку из таблицы 3.5. Поиск отрицательный. Данная запись не присутствует в таблице 3.5.
Запоминаем код понятия 3 «солью».
Так как поиск отрицательный, произведем поиск второго понятия сети эталона.
Имея код связи 1 «перемешивается с» из таблицы 3.6, код атрибута 2 «что» из таблицы 3.8, код понятия 2 «водой» сформируем запрос на выборку из таблицы 3.5. Поиск успешный. Данная запись присутствует в таблице 3.5.
Запоминаем код понятия 2 «водой».
Таким образом, разность понятий сети ответа и сети эталона представлена в виде списка понятий необходимых для дальнейшего планирования вопросов:
«солью»;
«водой».
2.2.2 Планирование обучения
Задача планирования заключается в последовательном выборе следующего понятия для генерации вопроса. Список понятий дополняется либо уменьшается в зависимости от того сколько неверных ответов дал студент.
Введём обозначения:
Bi - множество понятий i-того шага;
i - текущий шаг выполнения задания (вопроса);
Ti - множество понятий i-того шага данных правильно при ответе.
Bi+1 = Bi-1 \ Ti.
Если же список понятий необходимых для генерации вопросов окажется пустым
Bi = - АОС останавливается, обучение завершается.
2.2.2.1 Планирование обучения. Контрольный пример
Приведем пример планирования темы вопроса.
Bi-1 = {«соль», «вода»}
Ti = {«вода»}
Bi+1 = {«соль», «вода»} \ {«вода»} = {«соль»}
Следующим понятием о котором будет задан вопрос является «соль»
2.2.3 Генерация вопроса для контроля знаний
Таблица 3.3.1 обозначения.
Название
Обозначение
Формальное представление
Понятие
P
P={p}
связь
S
S={s}
Риторические предикаты
Rsc
Rsc={(s,c) /sS, cC}
Структура предиката
С
C={c}
Наименование понятий
Rpno
Rpno={(p,n,o) /pP, nN, oO}
Номер основы в словосочетании
N
N={n}
Основы словоформ
O
O={o}
Словарь основ
Rof
Rof={(o,f) /oO, fF}
Флективные классы
F
F={f}
Учебный модуль
Rps
Rps={(p,s) / pP, sS}
Морфологическая информация
Rfke
Rfke={(f, k, e) / fF, kK, eE}
Код морфологической информации
K
K={k}
Окончания
E
E={e}
Структура словосочетаний
Rtnhk
Rtnhk={(t, n, h, k) / tT, nN, hH, kK}
Тип словосочетания
T
T={t}
Часть речи
H
H={h}
Семантическая сеть
Rselap
Rseap{ (s,el,a,p) / sS, elEL, aA, pP }
Элемент связи
EL
EL={el}
Атрибуты
A
A={a}
Задачей генерации вопроса для контроля знаний является синтез текста. Для синтеза текста необходимы следующие входные данные:
понятие.
отношение (связь).
риторический предикат.
Синтез текса - это модуль, который работает в разных частях АОС.
1. Режим ручного выбора обучающего модуля с последующей генерацией вопроса.
2. Режим автоматического генерирования вопроса.
В первом режиме необходимо выбрать обучающий модуль. Обучающий модуль представляет собой отношение Rps заданное на множествах понятий P и связей S.
Во втором режиме понятие p и связь s получены на этапе планирования.
Отношение Rsc характеризующее риторические предикаты задано на множествах связей S и множествах структур риторических предикатов С.
Риторический предикат задается следующим образом: пишется шаблон предложения, в котором на местах обозначения понятий ставятся специальные символы.
Используются следующие специальные символы:
% n c p - знак «процента» с последующей тройкой чисел, задается место вставки обозначения понятия:
n - порядковый номер понятия в отношении;
c - число (1 - единственное, 2 - множественное);
p - падеж.
Символ / означает перевод текста сообщения на следующую строку.
Символ {}, [], [} и {] означают многократное повторение текста заключенного в скобки.
Символ * означает формирование значения текущего порядкового номера понятия в отношении.
Сочетание символов %* означает, что в качестве порядкового номера понятия в отношении будет выбираться понятие с текущим номером.
Символ { или } устанавливает значение текущего порядкового номера понятия в единицу.
Символ ] увеличивает значение текущего порядкового номера понятия отношения на единицу.
Символ [ не изменяет значение текущего порядкового номера понятия.
Отношение Rtnhk характеризует структуру словосочетания и задано на множестве типов словосочетаний T, множестве «номера основ в словосочетании» N, множестве частей речи H, множестве «Код морфологической информации» H.
В результате задачи синтеза генерируется вопросительное предложение (вопрос) и в случае не верного ответа генерируется повествовательное предложение (ответ).
2.2.3.1 Алгоритм генерации вопроса
Зададим шаги для генерации вопроса:
1. Чтение вопросительного риторического предиката из отношения «риторические предикаты» по коду связи s.
2. Чтение отношения «Наименование понятий» по коду понятия p. Запоминаем тип словосочетания, № основы в словосочетании, код основы.
3. Пока элементы «наименования понятия» существуют:
3.1. Чтение элемента отношения «структура словосочетания» по типу словосочетания и № основы в словосочетании. Запоминаем «код морфологической информации»
3.2. По части речи и коду морфологической информации определяем изменяемое или неизменяемое слово в словосочетании на данной позиции n.
3.3. Если изменяемое.
3.3.1. Чтение элемента отношения «Словарь основ» по коду основы. Запоминаем № флективного класса и буквенный код основы.
3.3.2. Чтение отношения «Морфологическая информация» по № флективного класса и коду морфологической информации из риторического предиката. Запоминаем код окончания.
3.3.3. Чтение буквенного кода окончания по коду окончания из сущности «Окончания».
3.3.4. Формирование словоформы по буквенному коду словоформы и буквенному коду окончания.
3.4. Если не изменяемое.
3.4.1. Чтение элемента отношения «Словарь основ» по коду основы. Запоминаем № флективного класса и буквенный код основы.
3.4.2. Чтение отношения «Морфологическая информация» по № флективного класса и коду морфологической информации из «структуры словосочетаний». Запоминаем код окончания.
3.4.3. Чтение буквенного кода окончания по коду окончания из сущности «Окончания».
3.4.4. Формирование словоформы по буквенному коду словоформы и буквенному коду окончания.
Зададим шаги для генерации ответа.
1. Чтение повествовательного риторического предиката из отношения «риторические предикаты» по коду связи s.
2. Чтение отношения «Семантическая сеть» по коду связи s, коду атрибута el понятия p1 и коду понятия p1. Запоминаем код элемента связи.
3. Поиск строки в отношении «Семантическая сеть» по коду элемента связи el, коду связи s, коду атрибута a и определение в строке кода понятия p2.
4. Пока понятия p существуют.
4.1. Чтение отношения «Наименование понятий» по коду понятия p. Запоминаем тип словосочетания, № основы в словосочетании, код основы.
4.2. Пока элементы «наименования понятия» существуют:
4.2.1. Чтение элемента отношения «структура словосочетания» по типу словосочетания и № основы в словосочетании. Запоминаем «код морфологической информации»
4.2.2. По части речи и коду морфологической информации определяем изменяемое или неизменяемое слово в словосочетании на данной позиции n.
4.2.3. Если изменяемое.
4.2.3.1. Чтение элемента отношения «Словарь основ» по коду основы. Запоминаем № флективного класса и буквенный код основы.
4.2.3.2. Чтение отношения «Морфологическая информация» по № флективного класса и коду морфологической информации из риторического предиката. Запоминаем код окончания.
4.2.3.3. Чтение буквенного кода окончания по коду окончания из сущности «Окончания».
4.2.3.4. Формирование словоформы по буквенному коду словоформы и буквенному коду окончания.
4.2.4. Если не изменяемое.
4.2.4.1. Чтение элемента отношения «Словарь основ» по коду основы. Запоминаем № флективного класса и буквенный код основы.
4.2.4.2. Чтение отношения «Морфологическая информация» по № флективного класса и коду морфологической информации из «структуры словосочетаний». Запоминаем код окончания.
4.2.4.3. Чтение буквенного кода окончания по коду окончания из сущности «Окончания».
4.2.4.4. Формирование словоформы по буквенному коду словоформы и буквенному коду окончания.
2.2.3.2 Контрольный пример. Генерация вопроса для контроля знаний.
Данные для генерации контрольного вопроса приведены в таблицах: 3.3.2 -«Риторические предикаты», 3.3.3 - «Связи», 3.3.4 - «Структуры связей», 3.3.5 - «Понятия», 3.3.6 - «Наименования понятий», 3.3.7 «структуры словосочетаний», 3.3.8. «Флективные классы», 3.3.9 «Морфологическая информация», 3.4.0 «Окончания», 3.4.1 «Словарь основ», 3.4.2 «Семантическая есть», 3.4.3 «Атрибуты»
Таблица 3.4.2. Семантическая есть.
Код связи
Код элемента связи
Код атрибута
Код понятия
1
1
1
1
1
1
2
2
Таблица 3.3.3. Связи.
Код связи
Наименование связи
1
перемешивается с
Талица 3.3.4. Структура связей.
Код связи
Код атрибута
Падеж
1
1
Именительный
1
2
Винительный
Таблица 3.3.5. Понятия.
Код понятия
Наименование понятия
1
раствор поступающий в сосуд
2
водой
3
солью
Таблица 3.4.3. Атрибуты.
Код атрибута
Наименование атрибута
1
Что
2
С чем
Таблица 3.3.2. Риторические предикаты.
№ предиката
Структура предиката
Код связи
001
Что перемешивается с %15
1
002
%11 перемешивается с %15
1
Таблица 3.3.6. Наименования понятий.
Код понятия
№ основы в словосочетании
Код основы
1
1
1
1
2
2
1
3
3
1
4
4
2
1
5
3
1
6
Таблица 3.3.8. Флективные классы.
№ флективного класса
Часть речи
Слово-представитель
001
S
телефон
056
S
грань
105
P
хороший
116
G
делать
Таблица 3.4.1. Словарь основ.
Код основы
Буквенный код основы
Флективный класс
1
раствор
001
2
поступа
105
3
в
117
4
сосуд
001
5
вод
001
6
сол
056
Таблица 3.3.9. Морфологическая информация.
№ флективного класса
Код окончания
Код морфологической информации
001
65
11
001
44
15
105
34
11
116
30
12
Таблица 3.4.0. Окончания.
Код окончания
Буквенный код окончания
65
+ (нуль)
44
ой
34
ий
Генерация вопроса для понятия «вода» с кодом понятия «1» и связи «перемешивается с» с кодом «1»:
1. Чтение вопросительного риторического предиката из отношения «риторические предикаты» по коду связи 1.
2. Чтение отношения «Наименование понятий» по коду понятия 2. Запоминаем тип словосочетания - 1, № основы в словосочетании 1, код основы - 5.
3. Пока элементы «наименования понятия» существуют: (1 итерация)
3.1. Чтение элемента отношения «структура словосочетания» по типу словосочетания - 1 и № основы в словосочетании -5. Запоминаем «код морфологической информации» - 15
3.2 . По части речи S и коду морфологической информации 15 определяем изменяемое или неизменяемое слово в словосочетании на данной позиции 1. 3.3. Если изменяемое.
3.3.1. Чтение элемента отношения «Словарь основ» по коду основы - 001. Запоминаем № флективного класса -001 и буквенный код основы -«вод».
3.3.2. Чтение отношения «Морфологическая информация» по № флективного класса -001 и коду морфологической информации из риторического предиката - 15. Запоминаем код окончания - 44.
3.3.3.Чтение буквенного кода окончания по коду окончания -44 из сущности «Окончания» -«ой».
3.3.4.Формирование словоформы по буквенному коду словоформы и буквенному коду окончания - «водой».
3.4.Если не изменяемое - для данного номера основы в словосочетании не рассматривается.
Таким образом выполнив остальные итерации цикла просмотра отношения «Наименования понятий» сформируется предложение -
«Что перемешивается с водой ?
2.3 Информационное обеспечение АИС

2.3.1 Концептуальное проектирование базы данных
Целью концептуального проектирования является построение описания базы данных (БД) на едином языке концептуальной модели. Наиболее распространенная модель описания БД на данном этапе является модель «сущность - связь».
Сущность - основное содержание, множество объектов, информацию о которых необходимо накапливать в БД. Каждая сущность характеризуется наименованием, описанием, атрибутами, количеством экземпляров.
Экземпляр сущности - это описание одного объекта. Количество экземпляров сущности определяет количество объектов, которые характеризуются данной сущностью.
Атрибут сущности - это некоторое свойство объекта. Атрибут характеризуется наименованием, описанием, кратким названием, доменами.
Связь - это особый вид сущности. Связь обязательно содержит атрибуты, которые подобны атрибутам сущностей, объединяемых данной связью. Связь также как и сущность характеризуется множеством атрибутов. Связь характеризуется кардинальностью и избирательностью.
Кардинальность - определяет количественное соотношение между экземплярами сущностей, объединяемых данной связью.
Избирательность - минимальное значение кардинальности.
Исходными данными для концептуального проектирования является DFD-диаграмма (модель поведения) задачи.
Процесс концептуального проектирования предполагает следующую последовательность действий:
1. Определение сущностей и их характеристик: наименование, описание;
2. Формирование множества атрибутов и их характеристик (название, описание доменов, типов элементов данных каждой сущности);
3. Определение связей между сущностями, характеристик связей и роли каждой сущности в соответствующих связях.
Определяем множество сущностей. Поставим в соответствие каждому информационному элементу БД сущность.
Результаты выполнения шага в таблице 4.1.
Таблица 4.1.
Код сущности
Наименование сущности
S1
Учебные модули
S2
Связи
S3
Структура связей
S4
Атрибуты
S5
Понятия
S6
Окончания
S7
Словарь основ
S8
Флективные классы
S9
Содержание учебных модулей
S10
Семантическая есть
S11
Наименование понятий
S12
Структура словосочетаний
S13
Риторический предикат
S14
Морфологическая информация
S15
Студенты
Сущность «Учебные модули» содержит сведения о всех учебных модулях данного курса обучения.
Сущность «Связи» содержит сведения связях в предложении.
Сущность «Структура связей» содержит сведения о связях, атрибутах связей, и падежах атрибутов.
Сущность «Атрибуты» содержит сведения наименовании атрибутов связей между понятиями в предложении.
Сущность «Понятия» содержит сведения о наименовании понятий и соответствующих им типам словосочетаний.
Сущность «Окончания» содержит сведения о всех окончаниях русского языка.
Сущность «Словарь основ» содержит сведения о основах словоформ и соответствующим им флективным классам.
Сущность «Флективные классы» содержит информацию о флективных классах частей речи и их словах-представителей.
Сущность «Содержание учебных модулей» содержит информацию о понятиях и связях каждого учебного модуля.
Сущность «Семантическая есть» содержит информацию о квантах (элементах связей) каждой семантической сети. Каждый квант характеризуется связью, атрибутом связи в предложении, понятием.
Сущность «Наименование понятий» содержит информацию о основе каждой словоформы понятия и номере этой основы с понятии.
Сущность «Структура словосочетаний» содержит информацию о номере основы, части речи этой основы, коде информации каждого типа словосочетания.
Сущность «Риторический предикат» содержит информацию о связи риторического предиката и саму структуру риторического предиката.
Сущность «Морфологическая информация» содержит информацию о коде морфологической информации и буквенном коде окончания каждого флективного класса.
Сущность «Студенты» содержит информацию о студентах данного вуза.
Определяем атрибуты каждой сущности, домены и типы данных. Результаты выполнения этапа приведены в таблице 4.2.
Таблица 4.2.
Наименование сущности
Наименование атрибута
Наименование домена
1
2
3
S1.
Учебные модули
1. Код модуля.
1. Код модуля.
2. Название модуля.
2. Название модуля.
S2.
Связи.
1. Код связи.
1. Код связи.
2. Наименование связи.
2. Наименование связи.
S3.
Структура связей.
1. Код связи.
1. Код связи.
2. Код атрибута.
2. Код атрибута.
3. Падеж.
3. Падеж.
S4.
Атрибуты.
1. Код атрибута.
1. Код атрибута
2. Наименование атрибута.
2. Наименование атрибута.
S5.
Понятия.
1. Код понятия.
1. Код понятия.
2. Наименования понятия.
2. Наименования понятия.
3. Тип словосочетания.
3. Тип словосочетания.
S6.
Окончания.
1. Код окончания.
1. Код окончания.
2.Буквенный код окончания.
2.Буквенный код окончания.
S7.
Словарь основ.
1. Код основы.
1. Код основы.
2. Буквенный код основы.
2. Буквенный код основы.
3. № флективного класса.
3. № флективного класса.
S8.
Флективные классы.
1. № флективного класса.
1. № флективного класса.
2. Часть речи.
2. Часть речи.
3. Слово-представитель.
3. Слово-представитель.
S9.
Содержание учебных модулей
1. Код модуля.
1. Код модуля.
2. Код понятия.
2. Код понятия.
3. Код связи.
3. Код связи.
S10.
Семантическая есть.
1. Код связи.
1. Код связи.
2. Код элемента связи.
2. Код элемента связи.
3. Код атрибута.
3. Код атрибута.
4. Код понятия.
4. Код понятия.
S11.
Наименование понятий.
1. Код понятия.
1. Код понятия.
2. № основы в словосочетании.
2. № основы в словосочетании.
3. Код основы.
3. Код основы.
S12.
Структура словосочетаний.
1. Тип словосочетания.
1. Тип словосочетания.
2. № основы в словосочетании.
2. № основы в словосочетании.
3. Часть речи.
4. Код морфологической информации.
4. Код морфологической информации.
S13.
Риторический предикат.
1. № предиката.
1. № предиката.
2. Структура предиката.
2. Структура предиката.
3. Код связи.
3. Код связи.
S14.
Морфологическая информация.
1. № флективного класса.
1. № флективного класса.
2. Код морфологической информации.
2. Код морфологической информации.
3. Код окончания.
3. Код окончания.
S15.
Студенты.
1.№ зачётки
1.№ зачётки
2.№ группы.
2.№ группы.
3.ФИО.
3.ФИО.
Определим связи между сущностями.
Концептуальная модель Базы данных приведена на рис. 4.1.
Рис.4.1. Концептуальная модель базы данных
Определим тип элемента каждого атрибута и приведем пример значений атрибутов. Все данные сведем в таблицу 4.3.
Таблица 4.3.

Наименование домена
Тип элемента данных
Пример значения
1
Код модуля.
Int(10)
1.
2
Название модуля.
Char (50)
Растворы.
3
Код связи.
Int(10)
1.
4
Наименование связи.
Char (100)
перемешивается с.
5
Код атрибута
Int(10)
1.
6
Падеж
Char (25)
Именительный.
7
Наименование атрибута.
Char (25)
что.
8
Код понятия.
Int(10)
1.
9
Наименование понятия.
Char (100)
раствор поступающий в сосуд.
10
Тип словосочетания
Int(10)
1.
11
Код окончания.
Int(10)
33.
12
Буквенный код окончания.
Char (5)
ы.
13
Код основы.
Int(10)
5.
14
Буквенный код основы.
Char (25)
вод.
15
№ флективного класса.
Int(10)
5.
16
Часть речи.
Char (5)
S
17
Слово-представитель.
Char (25)
Сосуд.
18
Код элемента связи.
Int(10)
1.
19
№ основы в словосочетании
Int(2)
3.
20
№ предиката
Int(10)
1
21
Структура предиката
Char (100)
Что перемешивается с %15 ?
В таблице использовались следующие обозначения:
Char(n)
- Строка символов длиной не более n;
Int
- Длинное целое.
2.3.2 Логическое проектирование базы данных
Целью данного этапа является построение логической модели, ориентированной на применение конкретной системы управления БД.
Логическое проектирование начинается с того, что каждому понятию концептуальной модели ставится в соответствие понятие логической модели:
Концептуальная модель
Логическая модель
1. Сущность
1. Отношение
2. Связь
2. Отношение
3. Атрибут
3. Атрибут отношения
4. Домен
4. Домен
5. Тип элемента данных
5. Тип элемента данных
Следующий этап связан с построением системы полных функциональных зависимостей для каждого отношения. Результат построения системы функциональных зависимостей приведен в таблице 4.4. В таблице представлены только полные функциональные зависимости. Из таблицы удалены все транзитивные и псевдотранзитивные функциональные зависимости.
Таблица 4.4.
Наименование сущности
Наименование атрибута
Функциональные зависимости F1
1
2
3
S1.
Учебные модули
1. Код модуля.
*
2. Название модуля.
<
S2.
Связи.
1. Код связи.
*
2. Наименование связи.
<
S3.
Структура связей.
1. Код связи.
*
2. Код атрибута.
<
3. Падеж.
*
S4.
Атрибуты.
1. Код атрибута.
*
2. Наименование атрибута.
<
S5.
Понятия.
1. Код понятия.
*
2. Наименования понятия.
<
3. Тип словосочетания.
<
S6.
Окончания.
1. Код окончания.
*
2.Буквенный код окончания.
<
S7.
Словарь основ.
1. Код основы.
*
2. Буквенный код основы.
<
3. № флективного класса.
<
S8.
Флективные классы.
1. № флективного класса.
*
2. Часть речи.
<
3. Слово-представитель.
<
S9.
Содержание учебных модулей
1. Код модуля.
*
2. Код понятия.
<
3. Код связи.
<
S10.
Семантическая есть.
1. Код связи.
*
2. Код элемента связи.
*
3. Код атрибута.
*
4. Код понятия.
*
S11.
Наименования понятий.
1. Код понятия.
*
2. № основы в словосочетании.
*
3. Код основы.
<
S12.
Структура словосочетаний.
1. Тип словосочетания.
*
2. № основы в словосочетании.
*
3. Часть речи.
<
4. Код морфологической информации.
<
S13.
Риторический предикат.
1. № предиката.
*
2. Структура предиката.
<
3. Код связи.
<
S14.
Морфологическая информация.
1. № флективного класса.
*
2. Код морфологической информации.
<
3. Код окончания.
<
S15.
Студенты.
1. № зачетки.
*
2.№ группы.
<
3. ФИО.
<
Следующий этап логического проектирования базы данных состоит в нормализации отношений к третьей нормальной форме, результаты выполнения приведены в таблице 4.5.
Таблица 4.5.
Наименование сущности
Наименование атрибута
Функциональные зависимости F1
1
2
3
R1.
Учебные модули
1. Код модуля.
*
2. Название модуля.
<
R 2.
Связи.
1. Код связи.
*
2. Наименование связи.
<
R 3.
Структура связей.
1. Код связи.
*
2. Код атрибута.
<
3. Падеж.
*
R 4.
Атрибуты.
1. Код атрибута.
*
2. Наименование атрибута.
<
R 5.
Понятия.
1. Код понятия.
*
2. Наименования понятия.
<
3. Тип словосочетания.
<
R 6.
Окончания.
1. Код окончания.
*
2.Буквенный код окончания.
<
v7.
Словарь основ.
1. Код основы.
*
2. Буквенный код основы.
<
3. № флективного класса.
<
R 8.
Флективные классы.
1. № флективного класса.
*
2. Часть речи.
<
3. Слово-представитель.
<
R 9.
Содержание учебных модулей
1. Код модуля.
*
2. Код понятия.
<
3. Код связи.
<
R 10.
Семантическая есть.
1. Код связи.
*
2. Код элемента связи.
*
3. Код атрибута.
*
4. Код понятия.
*
R 11.
Наименование понятий.
1. Код понятия.
*
2. № основы в словосочетании.
*
3. Код основы.
<
R 12.
Структура словосочетаний.
1. Тип словосочетания.
*
2. № основы в словосочетании.
*
3. Часть речи.
<
4. Код морфологической информации.
<
R 13.
Риторический предикат.
1. № предиката.
*
2. Структура предиката.
*
3. Код связи.
*
R 14.
Морфологическая информация.
1. № флективного класса.
*
2. Код морфологической информации.
*
3. Код окончания.
*
R 15.
Студенты.
1.№ зачетки.
*
2.№ группы.
<
3.ФИО.
<
R 16.
Успеваемость студентов.
1.№ зачётки.
*
2.Код учебного модуля.
<
3.Дата.
<
4.Время формирования вопроса.
<
5.Время ответа на вопрос.
<
6.№ предиката.
<
7.Оценка.
<
Результатом логического проектирования БД является логическая модель БД на рисунке 4.2. И логическая модель на рисунке 4.3.
Рис. 4.2. Логическая модель базы данных.

Рис. 4.3. Логическая модель базы данных «Учёт студентов».
2.3.3 Ведение базы данных

2.3.3.1 Определение списка событий
Укажем события для каждого отношения базы данных. В список включаются события, наступление которых вызывает добавление, удаление или изменение элементов отношения. Для каждого документа, подтверждающего наступление события, определяем источник и частоту формирования документа.
Поддержка актуальности данных является важной задачей администратора базы данных (БД). Нарушение соответствия между данными БД в связи с их старением (потерей ценности информации) и реальным состоянием объекта приводит к ошибочным решениям при его управлении.
Поддержка актуальности данных осуществляется с помощью операций корректировки, при которых не должны нарушатся законы и правила отраженные в БД и присущие рассматриваемому объекту, т. е. говорят должна сохраняться целостность БД.
Для отношения «Учебные модули»:
- добавление нового учебного модуля;
- изменение учебного модуля;
- удаление учебного модуля.
2. Для отношения «Связи»:
- добавление связи;
- изменение связи;
- удаление связи.
3. Для отношения «Структура связей»:
- добавление структуры связи;
- изменение структуры связи;
- удаление структуры связи.
4. Для отношения «Атрибуты»:
- удаление атрибута ;
- добавление атрибута.
5. Для отношения «Понятия»:
- изменение наименования понятия;
- добавление наименования понятия;
- удаление наименования понятия.
6. Для отношения «Окончания»:
- добавление окончания.
7. Для отношения «Словарь основ»:
- добавление новой основы слова.
8. Для отношения «Флективные классы»:
- добавление записей;
9. Для отношения «Содержание учебных модулей»:
- добавление записей содержания учебных модулей;
- изменение записей содержания учебных модулей;
- удаление записей содержания учебных модулей.
10. Для отношения «Семантическая есть»:
- добавление записей;
- изменение записей.
- удаление записей.
11. Для отношения «Наименование понятий»:
- добавление записей;
- изменение записей.
- удаление записей.
12. Для отношения «Структура словосочетаний»:
- добавление записей;
- изменение записей;
- удаление записей.
13. Для отношения «Риторический предикат»:
- добавление записей.
- изменение записей;
- удаление записей.
14. Для отношения «Морфологическая информация»:
- добавление записей.
2.3.3.2 Классификация событий
Определим окончательный список событий:
1.Добавление нового студента (добавление элемента отношения)
2. Удаление студента (удаление элемента отношения).
3. Изменение данных студента (замена элемента отношения).
4. Добавление данных о успеваемости студента (добавление элемента отношения)
5. Удаление данных о успеваемости студента (удаление элемента отношения).
6. Изменение данных о успеваемости студента (изменение элемента отношения)
7. Добавление учебного модуля (добавление элемента отношения)
8. Изменение учебного модуля (замена элемента отношения).
9. Удаление учебного модуля (удаление элемента отношения).
10. Добавление содержания учебного модуля (добавление элемента отношения)
11. Удаление содержания учебного модуля (удаление элемента отношения).
12. Изменение содержания учебного модуля (замена элемента отношения).
13. Добавление семантической сети (добавление элемента отношения)
14. Изменение семантической сети (замена элемента отношения).
15. Удаление семантической сети (удаление элемента отношения).
16. Добавление понятий (добавление элемента отношения)
17. Добавление отношений (добавление элемента отношения)
18. Добавление атрибутов. (добавление элемента отношения)
19. Добавление окончаний (добавление элемента отношения)
20. Добавление основ словоформ (добавление элемента отношения)
21. Добавление риторических предикатов. (добавление элемента отношения)
22. Изменение риторических предикатов. (замена элемента отношения).
23. Добавление наименования понятий (добавление элемента отношения)
24. Добавление флективных классов. (добавление элемента отношения)
25. Добавление структуры словосочетаний. (добавление элемента отношения)
26. Добавление Морфологической информации. (добавление элемента отношения)
К1: студенты (1,2,3,4,5,6)
К2: обучающий курс (7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18,21,22)
К3: лексика (19,20,23,24,25,26)
2.3.3.3 Постановка задач ведения базы данныхИсходя из полученного списка классов событий, составим список задач по поддержке БД в актуальном состоянии:
ведение данных о студентах
ведение данных о обучающих курсах
ведение данных о лексической информации
3. КОНСТРУКТОРСКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЕКТНЫЕ РЕШЕНИЯ

3.1 Технологический процесс обработки данных

Известно два основных подхода к построению модели технологического процесса обработки данных (ТПОД):
1. Модели ТПОД, ориентированные на события;
2. Модели ТПОД, ориентированные на процессы.
В курсовом проекте используется второй подход к построению моделей ТПОД.
В моделях ориентированных на процессы ТПОД представляется в виде ориентированного графа. Вершинами графа являются процессы, элементы данных и объекта управления. Процессы представляют собой работы, операции пользователей АСОИУ, выполнение задач автоматизированной обработки данных. Вершины в схеме (в соответствии с содержанием задач автоматизированной обработки данных). Вершины в схеме (в соответствии с содержанием процесса) имеют различное символическое обозначение определенные ГОСТом. Дуги указывают на связи между вершинами. Такими связями являются управляющие (технологические) между процессами, управляющие (команды) между процессами и объектом управления, информационные, отражающие отношение между элементами данных и объектом управления с другой стороны.
Поддержка БД в актуальном состоянии является важнейшей задачей. Так как нарушение соответствия между данными и реальным состоянием объекта приводит к ошибочным решениям при его управлении. Изменениям подвергаются не только данные о текущем состоянии объекта, но и справочная информация. Поддержка БД осуществляется с помощью выполнения операций корректировки, при которых не должны нарушаться законы и правила отраженные в БД и присущие к рассматриваемому объекту.
Под корректировкой понимается процесс модификации данных позволяющий поддерживать их соответствие реально существующему состоянию объекта управления. При корректировке могут выполняться следующие действия: Добавление, исключение, и изменение. Смысл этих действий в том, что они соответственно добавляют, исключают и изменяют элементы отношений реляционной БД.
Технологический процесс обработки данных представлен на рис.5.1
Размещено на webkursovik.ru/
Рис.5.1. Технологический процесс обработки данных. Обучение студентов.
Размещено на webkursovik.ru/

Рис.5.2. Технологический процесс обработки данных. Ведение базы данных.

3.2 Программное обеспечение АИС

3.2.1 Мультиагентный подход к проектированию АОС

Мульти-Агентная Система (МАС) - это слабосвязанная сеть программно-информационных модулей, взаимодействующих между собой и решающих проблему, которая не может быть разрешена без индивидуальных возможностей и знаний каждого программно-информационного модуля в отдельности.

МАС в составе компоненты приобретения знаний позволяет использовать интеллектуальных агентов для децентрализованной обработки данных, оценивать состояние внешней среды (входящие знания), позволяет организовать работу агентов независимо от пользователя.

Особенностями МАС являются автономное функционирование без прямого участия пользователей и технических средств; контроль своих действий и внутренних состояний; наличие предметных знаний и знаний о внутренней и внешней среде; адаптивность, самоорганизация, приспособление к изменению потребностей пользователей и факторов внутренней и внешней среды; активность (обладает целенаправленным поведением, инициативой, способностью разрешения противоречий); способность к развитию, к воспроизводству; открытость (взаимодействия с пользователями, другими системами, восприятие состояния внешней среды, переносимость, масштабируемость); сетевая среда обитания, пространственное перемещение, мобильность.

Каждый предметно - ориентированный агент - это программно реализованная система, обладающая следующими свойствами:

автономность - способность функционировать без прямого вмешательства людей или компьютерных средств и при этом осуществлять самоконтроль над своими действиями и внутренними состояниями;

общественное поведение (social ability), т.е. способность взаимодействия с другими агентами (а возможно, людьми), обмениваясь сообщениями с помощью языков коммуникации;

реактивность - способность воспринимать состояние среды (физического мира, пользователя - через пользовательский интерфейс, совокупности других агентов, сети Internet, или сразу все этих компонентов внешней среды);

целенаправленная активность (pro-activity) - способность агентов не просто реагировать на стимулы, поступающие из среды, но и осуществлять целенаправленное поведение, проявляя инициативу.

3.2.2 Cостав и функции агентов МАС

Агенты делятся на два вида: управляющие агенты (супервизор, активатор, транспортировщик, задатчик, администратор агентов, администратор безопасности, администратор знаний, администратор ресурсов, технолог) и предметно-ориентированные агенты (ПОА).

ПОА делят на координаторов и исполнителей. Координаторами являются ПОА, обеспечивающие управление выполнением задач. Исполнители занимаются непосредственным выполнением задачи.

3.2.2.1 Управляющие агенты

3.2.2.1.1 Супервизор

В процессе разработки МАС возникает вопрос об организации взаимодействия системы в первую очередь с аппаратно-программной платформой, в частности с операционной системой, и на первый план выходят вопросы об обеспечении начала функционирования МАС и завершении ее работы.

Под началом функционирования МАС будем понимать создание процессов составляющих ее программных модулей (агентов) в рамках операционной системы, под завершением работы, соответственно завершение этих процессов.

Для решения этих задач в системе должен существовать специальный управляющий агент супервизор. Определим основные функции агента супервизора:

- запуск агентов - создание процессов агентов (переведение агентов в активное состояние);
- завершение работы агентов - завершение процессов агентов (переведение агентов в пассивное состояние).
Рассмотрим первую функцию - запуск агентов. Для запуска программно информационного модуля, как уже было сказано выше, требуется создать его процесс в операционной системе, соответственно агент супервизор должен вступать во взаимодействие с операционной системой посредством обращения к функциям системного уровня.
Реализация второй функции возможна без непосредственного обращения к системным функциям операционной системы посредством инициирования с помощью посылки сообщений самостоятельного завершения работы отдельного программного модуля.
Структура агента супервизора определяется архитектурой разрабатываемой МАС. В нашем случае имеем распределенную МАС c иерархической архитектурой. В соответствии с этим очевидна потребность в распределенности агента супервизора. Таким образом, целесообразно использовать множество (службу) супервизоров.
Супервизоры расположены в узлах ВС в соответствии с местоположением контролируемых ими агентами МАС. Таким образом, служба супервизоров осуществляют управление агентами каждого узла ВС.
Также супервизоры имеют возможность взаимодействовать между собой через сетевые протоколы. База данных каждого супервизора содержит необходимую для управления оперативную информацию о подчиненных ему агентах и их сетевом расположении (адрес узла и расположение агентов в узле ВС).
Базы данных всех супервизоров имеют одинаковую структуру. Они содержат информацию о подчиненных агентах, управляемых соответствующим супервизором. База данных супервизора содержит отношение, состоящее из следующих полей:
· Код состояния агента отражает то, в каком состоянии - активном или пассивном находится агент.
· Код агента представляет индивидуальный код каждого агента, необходимый для его однозначной идентификации внутри МАС.
· Имя агента однозначно соответствует его коду и используется, в основном, для идентификации агента пользователем.
· Размещение агента отражает директорию агента в рамках конкретного узла вычислительной сети (ВС), а также IP адрес узла в локальной сети.
Служба супервизоров устанавливается на отдельные вычислительные узлы следующим образом. Директория агента супервизора копируется в директорию МАС в соответствии со следующим путем: “....\MASC\SUP”.
Рассмотрим подробнее содержание директории отдельного агента супервизора.
На рис 2.3 представлена структура директории агента супервизора.
Размещено на webkursovik.ru/
Рис 2.3Структура директории агента супервизора.
Рассмотрим предназначение каждой отдельной директории:
· Директория “MAIN”. В данной директории находится исполняенмый файл агента супервизора SUP.exe.
· Директория “BLNG”. В данной директории содержится база данных агента супервизора, содержащие в себе служебную информацию необходимую агенту супервизору.
· Директория “SEND” содержит в себе две поддиректории: “FROM” предназначенная для хранения входящих сообщений от агента, взаимодействующего с агентом супервизором и “TO” для хранения неотправленных исходящих сообщений.
Рассмотрим основные режимы функционирования агента супервизора.
1. Первоначальная загрузка модулей. Запускаются транспортировщик и активатор путем вызова исполняемого модуля загрузчика. Запущенные модули отправляют агенту супервизору отчет о запуске. Проиллюстрируем вышеописанный процесс с помощью диаграммы последовательности UML представленной на рисунке 2.4
Размещено на webkursovik.ru/
Рис 2.4 Первоначальная загрузка модулей.
2. Завершение работы агентов рассмотрим на примере некоторого агента А. Супервизор отправляет агенту А сообщение о прекращении работы, который, в свою очередь, получив данное сообщение, посылает супервизору отчет об успешном завершении работы. Данное взаимодействие описано с помощью диаграммы последовательности UML, представленной на рисунке 2.5
Размещено на webkursovik.ru/
Рис. 2.5 Взаимодействие супервизора с управляемым агентом при завершении работы.
3.2.2.1.2 Транспортировщик
Агент транспортировщик предназначен для организации взаимодействия между агентами. В процессе сеанса функционирования МАС транспортировщик должен постоянно находиться в активном состоянии, в связи с этим он запускается агентом супервизором при запуске МАС, и последним получает сообщение о завершении функционирования в финальной стадии сеанса работы системы.
В каждом узле ВС на котором расположена МАС существует транспортировщик, расположенный в директории МАС: “....\MASC\TRNS”. Структура директории агента транспортировщика подобна структуре агента супервизора.
Основной функцией агента транспортировщика является организация передачи сообщений между агентами,что обеспечивает коммутацию агентов.
Основные режимы работы транспортировщика:
- организация взаимодействия через внешнюю память;
- организация взаимодействия через оперативную память;
- организация взаимодействия через локальную вычислительную сеть.
Таблица .2.3 Содержание области передачи сообщений
Данные
Содержание
Признак наличия или отсутствия сообщения
0 при отсутствии сообщения и 1 при наличии сообщения
Имя источника сообщения (sender)
Цифровой код агента источника сообщений
Имя получателя сообщения (receiver)
Цифровой код агента приемника сообщений
Номер сообщения
Порядковый номер сообщения (целое число)
Язык сообщения
Язык определенного межагентного взаимодействия (варьируется в зависимости от типов задач агентов агентов)
Имя файла с сообщением (состоит из имени агента отправителя и номера сообщения отправителя)
Название файла, содержащего сообщение для приемника
Сообщение в контексте организации обмена через внешнюю память представлено файлом, расположенным во внешней памяти. Для передачи сообщения необходимо переместить его по адресу агента получателя, а также оповестить получателя о пришедшем сообщении.
Каждый агент имеет входную и выходную очереди представленные подобными областями сообщений. Структура области передачи сообщений представляет собой текстовый файл, который содержит данные, приведённые в таблице 2.3
Под адресом агента понимается путь к директории агента в рамках рабочей станции, причем доставка сообщения должна быть осуществлена в директорию:
<Путь к директории агента>\\SEND\\ FROM
Выходная очередь сообщений находится в следующей директории:
<Путь к директории агента>\\SEND\\ TO
Агент транспортировщик обслуживает входные и выходные очереди, осуществляя доставку сообщения от агента отправителя сообщения к агенту получателю.
При организации взаимодействия агентов через оперативную память область взаимодействия сообщений расположена в оперативной памяти. Отличием от предыдущего способа взаимодействия является то, что область обмена сообщениями реализована в виде структуры данных и хранится в оперативной памяти. Опишем данное взаимодействие с помощью диаграммы последовательности 2.4, но с некоторыми изменениями: так как взаимодействие реализуется между агентами одной рабочей станции, то область обмена создается и управляется одним транспортировщиком, который выступает в качестве сервера, а взаимодействующие агенты, соответственно, выступают в роли клиентов.
Организация коммутации агентов через локальную вычислительную сеть осуществляется в соответствии с концепцией обмена сообщениями через оперативную память. Отличительной чертой является то, что в данном случае требуется осуществить обмен информацией между различными рабочими станциями локальной сети, на которых расположены агенты. Рассмотрим схему приема-передачи сообщений через локальную сеть, приведенную на рисунке 2.6
Рис.2.6
Пусть агент А передает сообщение агенту В. Данные агенты размещен на удаленных рабочих станциях в рамках локальной сети. Сначала агент А обращается к транспортировщику T1 и передает ему сообщение. Агент транспортировщик T1 создает процесс передачи данных (устанавливает соединение) с узлом вычислительной сети, на котором расположен агент транспортировщик T2 через сетевой протокол TCP, посредством создания потокового сокета [12]. Затем следует обмен сообщениями между агентами А и В посредством транспортировщиков Т1 и Т2. Для завершения обмена агент транспортировщик прерывает соединение, завершая процесс передачи данных.
Для реализации сетевого взаимодействия используется протокол TCP стека протоколов TCP/IP [12].
3.2.2.1.3 Активизатор
Агент активизатор предназначен для запуска агентов в процессе функционирования МАС. В каждом узле ВС МАС содержится агент активизатор расположенный в директории МАС: “....\MASC\ACTV”. Структура директории агента активизатора аналогична вышеупомянутым структурам директорий агентов.
Диаграмма последовательности UML, иллюстрирующая взаимодействие активизатора с другими агентами, приведена на рис. 2.7
В качестве примера рассмотрим ситуацию, когда некоторому координатору необходимо запустить определенного агента исполнителя. При необходимости запуска того или иного агента когда агент инициирующий запуск (в данном случае координатор) посредством обращения к транспортировщику посылает сообщение агенту активизатору, который, в свою очередь, производит обращение к модулю загрузчику, обращающемуся к системным функциям и запускает процесс агента (на диаграмме воздействие “creat”). Когда исполнитель запущен, он посылает сообщение об удачном запуске агенту координатору, инициировавшему запуск. Если по какой либо причине загрузчику не удается запустить исполнителя, то он возвращает активизатору код ошибки, а активизатор сообщает агенту инициировавшему запуск о неудачном запуске.
Размещено на webkursovik.ru/
Рис. 2.7

3.2.2.1.4 Задатчик
Агент задатчик является интерфейсным агентом, принимающим задания на выполнение проекта от пользователя, которые затем передаются координатору, способному их выполнить. Агент задатчик является «связующим звеном» между пользователем и координаторами.
Диаграмма последовательности UML на рис.2.8 иллюстрирует взаимодействие агента задатчика с пользователем, а также с агентом координатором при централизованной организованной архитектуре МАС.
Основными функциями агента задатчика являются:
· Прием задания от пользователя;
· В соответствии с полученным от пользователя заданием выбор необходимого координатора и управление им.
A, B - некоторые предметно-ориентированные агенты.
Рис.2.8 Взаимодействие агента задатчика с пользователем и координатором.
3.2.2.2 Предметно ориентированные агенты
ПОА делятся на координаторов и исполнителей.
Координаторы осуществляют распределение работ между агентами, диспетчирование выполнения задач и распределение ресурсов между агентами. Координаторы производят разбиение задачи на подзадачи и определяют агентов-исполнителей, которые будут выполнять подзадачу, передают им исходные данные, а после выполнения поставленной подзадачи агенты-исполнители передают агенту-координатору результаты выполнения. Далее результаты выполнения подзадачи могут быть переданы другому агенту-исполнителю для завершения работы над задачей, порученной координатору (рис. 3.9.).
координация, передача исходных данных
передача результатов выполнения задач
Рис. 3.9
В данной МАС агент координатор один. Координатор является интерфейсом АОС. К и т.д.................


Перейти к полному тексту работы



Смотреть похожие работы


* Примечание. Уникальность работы указана на дату публикации, текущее значение может отличаться от указанного.