Применение интеллектуального консилиума в образовании Текст научной статьи по специальности «Науки об образовании»

------------------------------------- © Л.В. Маркарян, В.И. Протасов,

З.Е. Потапова, П.Д. Рабинович,

Г.С. Созонова, 2011

УДК 519

Л.В. Маркарян, В.И. Протасов, З.Е. Потапова,

П.Д. Рабинович, Г.С. Созонова

ПРИМЕНЕНИЕ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОГО КОНСИЛИУМА В ОБРАЗОВАНИИ

Рассмотрены примеры применения генетических алгоритмов как интерфейса в человеко-машинной среде. Приведены результаты практического применения генетического консилиума среди студентов МГГУ и других высших учебных заведений. Показана принципиальная работоспособность метода генетического консилиума при тестировании знаний и при составлении консолидированного текста.

Ключевые слова: генетический консилиум, интеллектуальный консилиум, компьютерная поддержка совместной работы (CSCW - Computer Supported Cooperative Work), тестирование знаний студентов, сетевые человеко-машинные интеллектуальные системы, итерация, консолидированный текст.

Стремительное развитие информационных технологий и новые возможности общения имеют значение для успеха большинства организаций. Ключевыми аспектами являются расширение доступа к компьютерным сетям и тенденция к коллективной работе. Деятельность в этой области также известна под понятием компьютерной поддержки совместной работы (КСР, в англоязычной литературе CSCW — Computer Supported Cooperative Work). Понятие КСР включает как использование инструментов и методов групповой работы, так и психологические, социальные и организационные аспекты этой работы. Иными словами, КСР это общий термин, который объединяет понимание того, как люди работают в группах при использовании специальных технологий компьютерных сетей и связанного с ними оборудования, программного обеспечения, услуг и технологий.

Ключевыми вопросами КСР являются интерфейсы для обеспечения работы многих пользователей, параллельные процессы коммуникации и координации

в рамках деятельности группы, обмен информацией между ними, поддержка со стороны открытой информационной среды. КСР системы классифицируют по комбинации временного и пространственного способов организации работы группы, используя различия между одновременной (синхронной) работой, и работой в разные периоды времени (асинхронной), а также работой в одном помещении, и дистанционной (распределенной).

Групповая работа, поддержанная современными средствами КСР, предоставляет организациям значительные преимущества по сравнению с однопользовательскими системами. Вот некоторые из наиболее распространенных причин, почему в организациях хотят использовать групповую работу:

• принятие решений коллективом экспертов в условиях, когда интеллектуальных ресурсов отдельного индивида не достаточно;

• проблемы обучения, настройки и адаптации к проблемной области;

• получение качественного результата в условиях неполной и неточной информации и дефиците времени на получение решения;

• сплочение коллектива;

• сбор и анализ различных точек зрения на проблему;

• экономия времени и расходов при координации работы в группах;

• определение рейтинга специалистов.

Развитие и повсеместное внедрение

информационных технологий во многом способствовали появлению новых методов принятия решений и ведения разработок. К таким методам может быть отнесена группа методов, объединяемых общим названием, — методы коллективного творчества или методы группового принятия решений. Творчество коллектива намного сильнее творчества одного человека, если иметь в виду генерацию идей, а не поиск уникальных идей или изобретений. Для коллективного творчества необходима организация процессов генерации и скрещивания выгодных комбинаций отдельных идей.

В 1997—1998 гг. Протасов В.И. и За-туливетер Ю.С. предложили идею применения генетических алгоритмов как интерфейса в человеко-машинной среде. Главный смысл этого предложения состоит в замене автоматического вычисления функции отбора и автоматического выполнения скрещиваний и мутаций, применяющихся в генетических алгоритмах, на реализацию этих действий человеком или множеством людей. Организованный таким образом метод коллективного принятия решений получил название генетический консилиум [1].

В своей работе метод использует сетевые человеко-машинные интеллектуальные системы и соответствующие им гибридные технологии, методы эволюционного моделирования и генетических алгоритмов, различные комбинирован-

ные технологии. В качестве организующей основы, синхронизирующей коллективную работу, были выбраны генетические алгоритмы, зарекомендовавшие себя при решении трудных оптимизационных задач. Использовалась также теория В. Турчина о метасистемных переходах. В соответствии с этой теорией, в сетевых структурах, состоящих из интеллектуальных агентов, может произойти переход на более высокий уровень интеллекта, если в систему извне внесены подходящие для нее правила взаимодействия. Удалось на базе генетических алгоритмов найти такие правила для различных компьютерных или гибридных человекомашинных систем. Как было показано на основании большого количества экспериментов в различных областях человеческой деятельности, в случае объединения людей в сетевую структуру, работающих по этим правилам, наблюдается метасистемный переход, создающий разум более высокого порядка.

Процессы генерации идей и решения задач по характеру использования человеческого фактора примыкают к проблематике методов принятия решений экспертами, ориентированными на реализацию в человеческой информационной среде. Компьютеры, программы и базы данных используются в таких системах как вспомогательные средства для информационных процессов, управляемых людьми. Более подробно описание метода генетического консилиума приведено в тезисах доклада настоящей конференции Потаповой З.Е. и др. «Применение метода генетического консилиума в образовании и управлении».

В декабре 2008 года в Уральской государственной медицинской академии был проведен эксперимент с участием группы ординаторов и аспирантов, состоящей из 8 человек. Перед ними была поставлена задача: с использованием гене-

1 итерация

№ задания 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

студент 1 3 1 4 1 1 2 2 3 1,4 3 1 1,3 1,2 3 1

студент 2 3 1 4 2 2 2 2 3 1 3 2 1 1,2,3 1 1

студент 3 3 4 2 1 2,3 1 2 1 1 3 2 1,3 1,2 3 1

студент 4 3 4 2 2 3,4 1 2 1 1 3 1 1,3 1,2 3 1

студент 5 3 4 4 4 2,3 1 2 1 1,2 3 2 1,3 1,2 3

2 итерация

№ задания 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

студент 1 3 4 4 4 1 1 2 1 1,2 3 2 1,3 1,2 3 1

студент 2 3 4 4 2 2,3 1 2 1 1,2 3 2 1,3 1,2 3 1

студент 3 3 1 4 2 1 2 2 3 1,4 3 1 1,3 1,2 1 1

студент 4 3 4 4 2 1 2 2 3 1,4 3 1 1,3 1,2 3 1

студент 5 3 4 2 2 2,3 1 2 1 1 3 1 1,3 1,2 3 1

3 итерация

№ задания 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

студент 1 3 1 4 2 1 2 2 1 1,4 3 1 1,3 1,2 3 1

студент 2 3 4 4 2 1 2 2 1 1 3 2 1,3 1,2 3 1

студент 3 3 4 2 2 2,3 1 2 1 1,2 3 1 1,3 1,2 3 1

студент 4 3 3 4 2 1 1 2 1 1,4 3 1 1,3 1,2 3 1

студент 5 3 4 4 4 1 1 2 1 1,4 3 1 1,3 1,2 3 1

4 итерация

№ задания 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

студент 1 3 4 4 4 1 1 2 1 1,4 3 1 1,3 1,2 3 1

студент 2 3 4 4 2 1 1 2 1 1 3 1 1,3 1,2 3 1

студент 3 3 4 4 2 1 1 2 1 1,4 3 1 1,3 1,2 3 1

студент 4 3 4 4 2 1 2 2 1 1,4 3 1 1,3 1,2 3 1

студент 5 3 4 4 2 1 1 2 1 1,4 3 1 1,3 1,2 3 1

5 итерация

№ задания 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

студент 1 3 4 4 2 1 1 2 1 1,4 3 1 1,3 1,2 3 1

студент 2 3 4 4 2 1 1 2 1 1,4 3 1 1,3 1,2 3 1

студент 3 3 4 4 2 1 1 2 1 1,4 3 1 1,3 1,2 3 1

студент 4 3 4 4 2 1 1 2 1 1,4 3 1 1,3 1,2 3 1

студент 5 3 4 4 2 1 1 2 1 1,4 3 1 1,3 1,2 3 1

тического консилиума составить проект концепции Уральского национального медицинского исследовательского университета с использованием генетического консилиума.

Они были ознакомлены с правилами работы в компьютерной сети по составле-

нию консолидированного текста. Предварительно был подготовлен архив документов на эту тему — тексты миссий и концепций других вузов и организаций здравоохранения. Первый вариант концепции участники эксперимента подготовили за 45 минут и в соответствии с правилами взаи-

модействия обменялись ими. Вторая и последующая итерации заняли по 15 минут. Всего было проведено 4 итерации и варианты сошлись практически к одинаковому тексту, который и был принят за результат коллективной работы. По оценке самих участников эксперимента полученный текст по своему качеству значительно лучше, чем их первые варианты, а по заключению организаторов эксперимента — консолидированный текст проекта может быть принят в качестве рабочего варианта концепции создания исследовательского университета.

В этом же году метод генетического консилиума был использован для организации контрольного среза усвоения материала курса по интернет-техноло-гиям студентами 5-го курса Московского государственного горного университета. В качестве тестовых были использованы экзаменационные вопросы дистанционного курса INTUIT.RU, подготовленные преподавателями дистанционного интернет-университета. Тестирование было организовано в компьютерном классе. Группе из 5 студентов были выданы одинаковые тесты, состоящие из 15 вопросов. На каждый вопрос предлагалось по 4—5 ответов, причем в ряде вопросов нужно было выбрать правильную комбинацию ответов.

Выполнив первую итерацию, студенты обменялись копиями своих ответов, причем каждый получил по два чужих варианта. На второй и последующих итерациях студенты комбинировали из них правиль-

1. Протасов В.И. Генетический консилиум — новый метод самообразования и оценки знаний учащихся. Материалы XI специализи-

КОРОТКО ОБ АВТОРАХ -----------------------

ный, по их мнению, ответ. После 5-й итерации варианты сошлись к одинаковым ответам. Проверка результатов первой итерации по методике ресурса дистанционных курсов INTUIT.RU показала, что ни один из студентов не набрал и 75 % правильных ответов, что квалифицировалось получением неудовлетворительной оценки. После 5-й итерации групповая оценка достигла 100 % правильных ответов. По результатам сравнения первой и пятой итерации был составлен рейтинг студентов, давших больший вклад в коллективный ответ. Результаты эксперимента приведены в таблице. Из анализа этой таблицы видно, как постепенно «кристаллизовался» правильный ответ.

По результатам этих экспериментов были сделаны следующие выводы:

• показана принципиальная работоспособность метода генетического консилиума при тестировании знаний и при составлении консолидированного текста;

• метод приводит к эффекту «усиления интеллекта» за счет включения в итоговое решение элементов наилучших решений и их комбинаций;

• учет вклада обучаемых в общий ответ дает возможность объективного оценивания знаний;

• дальнейшие исследования и развитие нового метода могут быть направлены как на исследования и количественную оценку качества найденных решений, так и на создание удобных стандартных программных оболочек.

------------ СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

рованной конференции «Информационные технологии в образовании». — М., 2001. — С. 165—167. ЕШ

Маркарян Л.В., Протасов В.И. — Московский государственный горный университет; Потапова З.Е. — Московский авиационный институт;

Рабинович П.Д. — Педагогическая академия последипломного образования, г. Москва; Созонова Г.С. — Уральская государственная медицинская академия.