CC BY
22
А.С. Баканов
ОБ ОДНОМ ПОДХОДЕ К РАЗРАБОТКЕ МОДЕЛИ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОГО ЧЕЛОВЕКОКОМПЬЮТЕРНОГО
ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ
Ключевые слова: принятие решений, извлечение знаний, модель человеко-компью-терного взаимодействия.
Информационные и телекоммуникационные технологии меняют среду обитания человека, которая теперь уже немыслима без всевозможных электронных устройств. Интеллектуальная информационная среда является естественным развитием электронных, информационных и коммуникационных технологий. Интеллектуальную информационную среду формирует взаимосвязанная совокупность интеллектуальных информационных систем.
Будем считать, что наличие в системе некоторого интеллектуального агента делает систему интеллектуальной. Под термином «интеллектуальный агент» будем понимать некоторый программный (программно-аппаратный) модуль, осуществляющий мониторинг-наблюдение, способный к обучению и к выполнению определенных действий, при этом его поведение рационально в том смысле, что его действия всегда направлены на достижение определенной цели.
Проблема взаимодействия человека с интеллектуальной информационной системой, в частности с системами поддержки принятия решений, является одной из наиболее актуальных в современном мире. Эта проблема имеет ряд аспектов, важнейший из которых связан с изучением процессов информационного взаимодействия человека и системы. При исследовании процессов информационного взаимодействия человека и системы, поддержки принятия решений человек рассматривается как субъект, а система поддержки принятия решений как орудие труда. Актуальность разработки модели взаимодействия человека с интеллектуальной системой обусловлена важностью роли, которую играют интеллектуальные информационные системы в жизни и профессиональной деятельности каждого человека, и тем воздействием, которое они оказывают на него вне зависимости от того, вовлечен он в непосредственное взаимодействие с ними или нет. Рост количества социальных сетей, информационных и коммуникационных систем, а также рост числа их пользователей - все это также обуславливает актуальность данной темы исследования.
Проблеме взаимодействия человека с интеллектуальной информационной системой (например, с системой поддержки принятия решений или экспертной системой) посвящено значительное количество работ. Среди них можно отметить работы Андерсона, Боброва, Черняка, Люгера, Канемана, Минского, Тверски, Заде, а также работы Бодрова, Величковского, Завалишиной, Ларичева, Петровского, Подиновского и ряда других выдающихся ученых.
В процессе взаимодействия с интеллектуальной информационной системой (ИИС) человеку приходится учитывать значительное количество различных факторов, а также решать задачи многокритериального выбора. Для человеческой системы переработки информации многокритериальные задачи представляют собой особо сложный класс задач
© Баканов А.С., 2013
[12]. Наличие многих критериев приводит к нагрузке на человеческую систему переработки информации, заставляя человека использовать различные, зачастую оригинальные эвристики, для того чтобы решить поставленную задачу [9]. Извлечение оригинальных эвристик, используемых человеком в процессе взаимодействия с интеллектуальной системой, является одной из задач, для решения которых разрабатывалась модель.
В данной работе представлены результаты исследований по разработке методики извлечения экспертных знаний в процессе человекокомпьютерного взаимодействия с интеллектуальной информационной системой. В рамках проведенных исследований была разработана модель, описывающая процесс взаимодействия с интеллектуальной информационной системой, процесс формирования критериев по оценке альтернатив, а также процесс принятия решения.
Взаимодействие человека с интеллектуальной информационной системой - специфический вид трудовой деятельности, возникший на определенной ступени развития информационных технологий и производства в целом. Психологический анализ деятельности предполагает рассмотрение ее как сложного, многомерного и многоуровневого, динамически развивающегося явления. Принятие решений входит в любую деятельность и может относиться и ко всей деятельности в целом, и к отдельным действиям или даже его компонентам. Процесс принятия решения включает выявление проблемы, генерацию вариантов решения проблемы, анализ и оценку вариантов, выбор варианта решения в соответствие с имеющимися критериями. Проблемы принятия решений изучаются в различных областях научного знания: психология, математика, информатика, экономика и т.д. Следовательно, и изучаться процессы принятия решений могут с позиций различных областей научного знания. С позиции психологии, проблемы принятия решений могут изучаться в рамках психологии мышления, психологии личности, инженерной психологии, математической психологии, организационной психологии, психологии управления и т.д. Среди исследований, касающихся вопросов информационного взаимодействия человека с техникой вообще, необходимо отметить работу В.А. Бодрова, посвященную информационному стрессу [4], в которой проанализированы его причины и дано описание моделей его изучения, а также работу коллектива авторов: Т. В. Атана-совой, Т.Н. Савченко, Г.М. Головиной и др., в которой описаны психологические механизмы взаимодействия человека с интеллектуальной информационной средой обитания [1]. В инженерной психологии принятие решения рассматривается как совокупность этапов в предметной деятельности оператора [8]. Также исследуются механизмы памяти, познавательных процессов и процессов мышления. С позиций когнитивной психологии возможности человека по приему и переработке информации описываются с помощью различных функциональных моделей структуры памяти пользователя [6]. Не претендуя на представление обзора по разным областям научного знания или по различным направлениям психологии, связанным с изучением проблем принятия решений, хочется отметить подход Б.Ф. Ломова, согласно которому «принятие решения, рассматриваемое на психологическом уровне, не является некоторым изолированным процессом. Оно включено в контекст реальной деятельности человека» [10]. Тем самым подчеркивается, что психологические процессы принятия решений представляют собой иерархическую, многоуровневую систему, которую нельзя рассматривать в отрыве от реальной деятельности конкретного человека.
Кратко опишем информационное взаимодействие в рамках рассматриваемой модели. Информация посредством устройств отображения информации (в нашем случае -монитор) передается человеку. Человек воспринимает переданную ему информацию,
причем воспринимает не саму информацию, а некоторый образ - некоторое отображение информации, информационную модель, которая не всегда бывает адекватна передаваемой информации. Под информационной моделью будем понимать совокупность качественных и количественных характеристик информации, передаваемых человеку с использованием средств отображения информации. В результате восприятия информационной модели у человека формируется субъективная концептуальная модель. Концептуальная модель выступает как динамический синтез воспринимаемой информации и информации, уже имеющейся у человека к данному моменту. Концептуальная модель -это обычно представление не отдельного объекта, а целой ситуации.
В рамках рассматриваемой модели взаимодействие человека с интеллектуальной информационной средой есть процесс достижения поставленных перед человеком целей, состоящий из упорядоченной совокупности выполняемых им действий. Под действием будем понимать функциональный элемент деятельности человека, имеющий осознаваемую цель.
В предлагаемой модели взаимодействие человека с интеллектуальной информационной средой описывается с использованием как теории информации, так и теории игр. С позиции теории игр процесс взаимодействия человека с интеллектуальной информационной средой представляется как некоторая замкнутая система, которая может переходить из одного состояния в другое. С этой точки зрения данный процесс можно представить в виде некоторой последовательности переходов системы от одного состояния к другому, причем каждый переход уменьшает неопределенность [7], то есть энтропию системы. С позиции теории игр человекокомпьютерное взаимодействие можно рассматривать как игру, которая начинается с некоторого (начального) положения и состоит из последовательности ходов, при каждом из которых один из игроков совершает выбор среди нескольких возможностей. Игра заканчивается некоторым результатом (выигрышем). Представляя человекокомпьютерное взаимодействие как игру, мы получаем возможность описывать и моделировать человекокомпьютерное взаимодействие, используя математический аппарат теории игр. Таким образом, с использованием математического аппарата теории информации и теории игр возможно представить модель человекокомпьютерного взаимодействия с интеллектуальной информационной средой. В разрабатываемой модели взаимодействие человека с интеллектуальной информационной средой описывается с использованием коэффициентов (например, коэффициент, характеризующий субъективное отношение к предъявленной информации) и матриц, таких, как, например, I - информационная матрица (информация предъявленная, информация принятая, информация обработанная), определяемая, в частности, с использованием математического аппарата теории информации; Т - временная матрица, определяемая согласно модели памяти предложенной Аланом Баддели [14]; S - матрица стратегий, учитывающая когнитивно-стилевые особенности принятия решений конкретного индивидуума, определяемая с использованием методов психологического тестирования, математического аппарата теории игр и математической психологии. Таким образом, в модели учитывается взаимосвязь математического аппарата теории информации, теории игр, а также психологических составляющих, таких, как когнитивно-стилевые особенности конкретного испытуемого, субъективное отношение испытуемого к предъявленной информации, модель памяти А. Баддели и т.д.
Согласно с целью работы было проведено экспериментальное исследование взаимодействия человека с интеллектуальной информационной средой на примере взаимодействия человека с системой поддержки принятия решений. В ходе исследований
моделировалась работа лица принимающего решение (ЛПР). Работа ЛПР заключалась в ознакомлении с документом - чтении текста, предъявленного на мониторе компьютера, с последующим принятием решения о сортировке (decision making), т.е. определении департамента или подразделения организации, куда документ должен быть направлен для дальнейшей обработки.
Необходимо отметить, что в крупные управленческие организации ежедневно поступают сотни документов, и ошибка ЛПР при сортировке чревата не только проволочками при исполнении документа, но и ненадлежащим исполнением, в случае, если документ будет направлен в непрофильное подразделение. Для работы с документами (в том числе входящими) в крупных управленческих организациях традиционно используют системы электронного документооборота [3]. В состав такой системы электронного документооборота может быть включен программный модуль, реализующий функции системы поддержки принятия решений. Данный модуль осуществляет предварительную обработку текста документа (модифицированный контент-анализ), выделяет опорные слова цветом и визуализирует структуру документа. В рамках проводимых экспериментов представляло научный интерес исследовать процесс принятия решений в задаче о сортировке документа как экспертами, т.е. людьми, имеющими опыт работы в качестве ЛПР, так и новичками, т.е. людьми, не имеющими опыта работы в качестве ЛПР. В процессе исследования решения принимались как с помощью системы поддержки принятия решений (т.е. с выделенными опорными словами и визуализированной структурой документа), так и без помощи системы поддержки принятия решений. Параллельно с проведением экспериментов проводились исследования когнитивного стиля (импульсивный/рефлективный) [13], а также стиля саморегуляции поведения (ССПМ) по методике В.И. Моросановой [11].
В качестве испытуемых в исследованиях участвовали:
1) эксперты - лица, имеющие опыт работы в качестве ЛПР;
2) новички - лица, не имеющие опыта работы в качестве ЛПР; студенты высших учебных заведений Москвы.
Исследования проводились с использованием оборудования, отслеживающего траекторию движения глаз пользователя в процессе считывания информации, а также в процессе принятия решений (www.smivision.com). Испытуемым на экране монитора предъявлялся некоторый документ, содержащий текст, после прочтения, которого необходимо было принять решение о выборе из некоторого числа альтернатив (принять решение о сортировке документа). Испытуемым последовательно предъявлялись тексты как прошедшие предварительную обработку системой поддержки принятия решений, так и без обработки. Обработка заключалась в определении структуры текста и проведении модифицированного контент-анализа с использованием специально разработанного словаря (тезауруса). В результате обработки визуализировалась структура текста, а опорные слова выделялись цветом [2]. Последовательность предъявления текстов (с обработкой и без обработки) на мониторе компьютера менялась, чтобы нивелировать привыкание испытуемого, после прочтения текста испытуемый принимал решение.
Экспериментатор наблюдал и фиксировал (в том числе и в формате *.mpeg) траекторию движения взора испытуемого как в процессе чтения текста, так и в процессе принятия решения. На этапе принятия решения испытуемым предъявлялись (также на мониторе компьютера) вопросы двух типов. К вопросам первого типа относились вопросы, предъявляемые в следующем порядке:
1) выберите альтернативы (из некоторого списка), к которым относится данный документ/текст;
2) выберите альтернативы (из числа выбранных ранее), к которым данный документ/текст относится в наибольшей степени;
3) выберите только одну альтернативу (из выбранных ранее).
Таким образом, в процессе ответов на вопросы первого типа в приведенном выше порядке выявлялась структура ментальных репрезентаций пользователя, сформировавшаяся по прочтении конкретного документа/текста (см. рис. 1, с. 287). Необходимо отметить, что существует достаточное количество определений термина ментальная репрезентация [5], мы же будем использовать следующее определение: ментальная репрезентация - субъективный образ объективной реальности, отражение внутреннего и внешнего мира в сознании человека. Или применительно к данному исследованию - субъективный образ прочтенного документа/текста в сознании испытуемого.
При ответе на вопрос (также предъявляемый на экране монитора) второго типа испытуемый должен был количественно оценить степень, в которой данный документ/ текст относится к выбранной альтернативе. Кроме траектории взора, экспериментатор в процессе проводимого исследования фиксировал время, в течение которого испытуемый читал предъявленный текст, диаметр, зрачка, скорость движения взора, время, в течение которого испытуемый принимал решение после прочтения текста как с выделенными цветом (опорными) словами, так и без выделенных цветом опорных слов.
Подводя итоги проведенным исследованиям, можно сделать следующие выводы. В ходе проведенных исследований была разработана модель, описывающая процесс взаимодействия с интеллектуальной информационной системой, процесс формирования критериев по оценке альтернатив, а также процесс принятия решения.
Использование установки, отслеживающей траекторию движения взора пользователя, дало возможность выявить критерии, на основе которых принимаются решения, а также оригинальные эвристики, используемые экспертом, при решении производственных задач в процессе взаимодействия с интеллектуальной системой. Задача на выявление структуры текста, в случае с предварительной обработкой документа/текста, по сравнению с документом/текстом без предварительной обработки решалась значительно быстрее экспертами 15313 ms и 21328 ms, в то время как новички с данной задачей справлялись незначительно быстрее (по сравнению с документом/текстом без предварительной обработки), что подтверждают временные результаты 24322 ms и 25757 ms соответственно.
Решение задачи второго типа, на количественную оценку, т.е. количественно оценить степень, в которой документ/текст относится к выбранной альтернативе, экспертами в случае с предварительной обработкой текста осуществлялось незначительно медленнее, но количество правильных ответов увеличивалось по сравнению с тестом без предварительной обработки (12528 ms и 11226 ms).
В ходе проводимых исследований были выявлены следующие корреляции:
- время ответа на вопрос о количественной оценки альтернатив с опытом - положительная корреляция;
- коэффициент уверенности принятия решения с опытом - отрицательная корреля-
- коэффициент уверенности принятия решения со стилем полезависимый/полене-зависимый - отрицательная корреляция;
- коэффициент использования опорных слов со стилем полезависимый/поленеза-висимый - положительная корреляция;
- коэффициент уверенности принятия решения со стилем синтетический/аналитический - отрицательная корреляция.
Альтернативы (а, Ь, с, с1, е)
© ® © ®
1 этап сортировки
2 этап сортировки
3 этап сортировки
J I
® ©
I
©
I
©
©
I
©
I
©
Рис. Структура ментальных репрезентаций испытуемого, выявляемая в процессе сортировки
Наличие установок, отслеживающих траекторию движения взора пользователя, выполненных в различных форм-факторах, позволяет использовать их в системах поддержки управленческой деятельности, что повысит эффективность функционирования таких систем и позволит оперативно в реальном масштабе времени получать обратную связь от пользователя. Наличие такой обратной связи предоставит возможность подстраивать систему под пользователя и извлекать экспертные знания в процессе взаимодействия с интеллектуальной информационной системой.
Библиографический список
1. Атанасова Т.В., Савченко Т.Н., Головина Г.М., Баканов А.С. Интеллектуальная информационная среда обитания и субъективное восприятие качества жизни // Методы исследования психологических структур и их динамики. Труды ИП РАН. - М., 2010.
2. Баканов А.С. Особенности психологического подхода к моделированию человеко-компью-терного взаимодействия // Вестник ГУУ (Государственный университет управления). -2009. - № 6. - С. 15-18.
3. Баканова Н.Б. Использование программно-технических комплексов для повышения эффективности контроля в системах документооборота // Электросвязь. - 2007. - № 6. -С. 51-53.
4. Бодров В.А. Информационный стресс: учеб. пособие для вузов / В.А. Бодров. - М.: ПЕР-СЭ, 2000.
5. Брушлинский А.В., Сергиенко Е.А. Ментальная репрезентация как системная модель в когнитивной психологии // Ментальная репрезентация: динамика и структура. - М.: Изд-во «Институт психологии РАН», 1998.
6. Величковский Б.М. Когнитивная наука: Основы психологии познания. В 2 т. / Б.М. Вели-човский. - М.: Смысл, 2006. - Т. 1.
7. Вентцель Е.С. Теория вероятностей / Е.С. Вентцель. - М.: Академия, 2005.
8. Завалишина Д.Н. Психологический анализ оперативного мышления / Д.Н. Завалишина. -М.: Наука, 1985. - 221 с.
9. Ларичев О.И., Петровский А.Б. Системы поддержки принятия решений. Современное состояние и перспективы развития // Итоги науки и техники (Серия «Техническая кибернетика»). - М.: ВИНИТИ, 1987. - С. 131-164.
10. Ломов Б.Ф., Николаев В.И., Рубахин В.Ф. Некоторые вопросы применения математики в психологии // Математика и психология. - М.: Наука, 1977.
11. Моросанова В.И., Индина Т.А. Регуляторные и личностные основы принятия решений. -СПб.; М.: Нестор-История, 2011. - 282 с.
12. Петровский А.Б. Многокритериальное принятие решений по противоречивыми данным: подход теории мультимножеств // Информационные технологии и вычислительные системы, 2004. - № 2. - С. 56-66.
13. Холодная М.А. Когнитивные стили: О природе индивидуального ума: учеб. пособие / М.А. Холодная. - М.: ПЕРСЭ, 2002. - 304 с.
14. Baddeley A.D. Memory / A.D. Baddeley, M. Eysenck, M.C. Anderson. - Hove: Psychology Press, 2009.
О.С. Биговчий
СОВРЕМЕННЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ ФОРМИРОВАНИЯ ЭЛЕКТРОННОГО ПРАВИТЕЛЬСТВА
Ключевые слова: электронное правительство, открытые данные, электронная демократия, транспарентность, информационное общество, обратная связь.
Современные интернет-технологии позволяют правительству любой страны предоставить общественности любую интересующую ее информацию. В свою очередь, сами граждане могут не только задать вопрос, но и получить на него ответ. Подобная схема взаимоотношений предоставляет огромный потенциал для двустороннего диалога между гражданами и правительством. Создание электронного правительства (еП) является одной из самых важных задач по совершенствованию государственного управления. Использование современных технологий позволит не только автоматизировать процесс государственного управления, но и перейти на качественно новый уровень предоставления услуг гражданам.
В 1990-х гг. очень четко наблюдался процесс отставания России от развитых стран в области информационных технологий. В начале 2000-х гг. начался процесс стабили-
© Биговчий О.С., 2013
