CC BY
108
4. Изложенный выше общий подход к автоматизации проектирования электронного контента не дает точных рецептов по созданию базовых модулей и языков описания ЭК, но, на наш взгляд, может побудить талантливых молодых, а может быть и не очень молодых) людей к работе в этом направлении, чего автор и хотел бы добиться.
Успехов всем!
Литература
1. Н.Г.Малышев. Интеграция информационных ресурсов образовательной среды как основа развития технологий открытого образования и образовательных коммуникаций.//Открытое образование. 1(90)2012 с.13-31.
2. Н.Г.Малышев, Н.В,Мицук. Основы оптимального управления процессами автоматизированного проектирования.//Монография, Москва, Издательство «Радио и связь». 1992.
УДК 004.415.2
ПРИМЕНЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЙ КОНЦЕПТУАЛЬНОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ ДЛЯ СОЗДАНИЯ ИНФОРМАЦИОННЫХ
СИСТЕМ
Д.В. Бутенко, к.т.н., доцент кафедры «САПР и ПК»
Тел.: (927) 250-4777, e-mail: gindenburg@mail.ru А. С. Ананьев, магистрант кафедры «САПР и ПК»
Тел.: (904) 435-2964, e-mail: ananievandr@yandex.ru К.В. Попов, магистрант кафедры «САПР и ПК»
Тел.: (937) 532-9041, e-mail:popov_konstantin@lenta.ru Волгоградский государственный технический университет
http//www.vstu.ru
In the article determined list of basic procedures of conceptual design for create a projects of the information systems, demonstrated the specificity carry out of these procedures, described the basic definitions which necessary for create tools of the conceptual design of information systems by the example of the software performing psychosemantic analysis and recognition of audio products.
Определен перечень базовых процедур концептуального проектирования для создания проектов информационных систем, показана специфика проведения этих процедур, даны основные определения необходимые для формирования инструментария концептуального проектирования информационных систем на примере проекта программного продукта, осуществляющего психосемантический анализ и распознавание аудио продукции.
Keywords: conceptual design, information systems, information and psychological security, psychology, audio ecology.
Ключевые слова: концептуальное проектирование, информационно-психологическая безопасность, психология.
Настоящее политическое и социальное развитие общества ставит актуальную задачу перехода в шестой технологический уклад как в плане усложнения и развития самой техносферы, так и интенсификации информационных процессов, сопровождающих это явление.
Среди них важное место занимают когнитивные технологии и не только как создание интерфейса между человеком и машиной, но и как усилитель его интеллектуальной сферы. Процессы генерации новых знаний становятся доминирующими в различных сферах деятельности человека, а умение конвертировать их в открытия, изобретения, новые технологии и продукты, информационные системы, в
интеллектуальную собственность - базовым квалификационным требованием к специалистам. Проблема новизны технических решений в сфере создания новых информационных продуктов и технологий приобретает особую остроту в условиях конкуренции, обеспечения интеллектуального превосходства в процессе перехода общества в сферу инновационного развития.
Начальные этапы любого проекта, относящиеся к поиску решений трудных, нестандартных практических задач, называются концептуальным проектированием систем. Для концептуальных стадий характерна низкая структурированность предметных областей, мно-гоаспектность протекающих процессов, отсутствие достаточной количественной информации об их динамике, нечеткость, изменчивость процессов во времени, что обусловливает большую неопределенность в принятии решений. Результатом стадии концептуального проектирования является формулировка требований для постановки задачи на проектирование новой технической, в нашем случае, новой информационной системы, программного продукта.
Целью данной работы является определение перечня базовых процедур концептуального проектирования для создания проектов информационных систем, специфики проведения этих процедур, формирования инструментария для осуществления стадии концептуального проектирования применительно к сфере информационных систем.
Этапы проектирования в общем виде содержат последовательность [1], которая ранее не рассматривалась в аспекте создания информационных систем. В общем, задача состоит в том, чтобы на основе имеющейся потребности определить особенности механизмов формулирования требований к функциональной структуре будущей информационной системы, определить ее принципы действия и представить варианты технического решения. На примере концептуального проектирования автоматизированной информационной системы, осуществляющей экспертизу аудио продукции, представим содержание методики создания проекта информационной системы.
1. Сбор информации о предметной области и формулировка цели проектирования.
Стадия необходима для анализа общей и частной информации по проекту, определение границ проекта для моделирования основных процессов и схем.
В частности, для решения проблемы объективной экспертизы аудио продукции, как наиболее широко распространенного вида информации, была поставлена задача спроектировать и разработать автоматизированная программная система, объединяющая в себе новейшие достижения психологии, когнитивных технологий и современные информационные технологии. Целью создания автоматизированной системы является разработка инструмента для проведения качественной объективной экспертизы аудио продукции в соответствии с ФЗ №436 «О защите детей от информации, причиняющей вред их здоровью и развитию», который в сентябре 2012 года вступает в действие.
Базой проекта является новейшие теоретические разработки д.пс.н. Смирнова И.В. и Бухтоярова А.А., необходимые для анализа архетипов сознания и сопоставления им той или иной
частотной характеристики звука вместе с цветовой детерминантой [2].
В качестве объекта исследования будет выступать аудио продукция. Под деструктивной информацией будем понимать аудио данные, которые имеют отклонения в ритме мелодии или имеют скрытые аудио участки, вставки, которые могут быть причиной психических расстройств.
2. Моделирование объектов и процессов проектируемой системы.
Стадия необходима для выявления основных проблем и противоречий в исследуемой предметной области, выделения аспекта проектирования новой программной системы.
В современной психологии выделяют 24 фазы сознания человека. Каждая фаза соответствует определенной стадии развития сознания человека. Описаны фазы перинатального развития, обыденного сознания, духовной реальности и фазы совершенства сознания. Сознание
здесь понимается как способ организации и управления развитием сущности человека. Наличие описания 24 позиционного реально-виртуального звукоряда, соответствующего фазам сознания человека, позволяет анализировать музыку так, что в ней можно обнаружить смысловой контекст, то есть распознать скрытый смысл, который заложен в музыкальную композицию авторами.
3. Обзор существующих аналогов и прототипов системы с целью выявления основных функциональных характеристик и отличий функциональной структуры проекта информационной системы.
Для проектирования функциональной структуры информационной системы необходимо произвести обзор существующих аналогов и прототипов программного продукта. Цель данного этапа работы: 1. Выявление принципов действия (ПД) систем прототипов для определения тенденции изменения использования ПД; 2. Нахождение основных функциональных отличительных характеристик; 3. Нахождение структурных, функциональных и параметрических недостатков для устранения их в проекте.
Анализ показал отсутствие прямых аналогов системы экспертизы аудио продукции на предмет выявления деструктивной информации в аудио потоке. Тогда в качестве основных прототипов разрабатываемой программной системы были взяты программные средства, направленные на воспроизведение музыкальных файлов и распознавание музыкальных нот, такие как Windows Media Player, Winamp, Aimp, Notation Player, Digital Music Mentor. Анализ приведенных программ позволил выявить их основные функции, которыми являются воспроизведение, визуализация и представление аудио композиции в виде последовательности музыкальных нот, а также особенности функциональных структур и функционирования этих программных продуктов. Все представленные программы имеют схожую функциональную структуру, основанную на модели воспроизведения звука в ОС Windows. Данная модель включает в себя следующие компоненты: инициализации режимов воспроизведения, предобработки аудио данных, отправка аудио данных на устройство вывода, управления воспроизведением. На основе данной модели проводится создание функциональной структуры проектируемой программной системы, которая помимо основных компонент будет включать в себя компоненту психосемантической идентификации звука и компоненту формирования отчетов по экспертизе аудио продукции.
4. Постановка задачи на проектирование. Формулирование требований к системе.
На основании выводов по обзору аналогов и прототипов формулируется задача проектирования новой системы в виде перечня требований к функционированию.
Новая система должна воспроизводить, интерактивно распознавать в симультанном аудио потоке реальные (слышимые) и виртуальные (не слышимые) дискреты звука; проводить экспертизу сочетаний выявленных дискретов звука на предмет деструктивного воздействия на сознание человека в соответствии с теорией психосемантического анализа звука Бухтоярова А.А.; обнаруживать наличие или отсутствие скрытых вставок в аудио потоке; составлять отчет по экспертизе аудио продукции, включающего текст психосемантического анализа аудио данных, когнитивную карту воздействия звука на архетипы сознания человека и вывод о наличии или отсутствие скрытых вставок; визуализировать музыкальные композиции, как совокупность непрерывно меняющихся цветовых образов различной формы по выбору пользователя. Данный перечень требований является основой для создания проектного документа «Техническое задание на разработку».
5. Разработка концептуальной схемы системы, определение принципов действия.
Концептуальная схема информационной системы представляет собой обобщенные компоненты проекта и принципы их взаимодействия между собой, с пользователем, с вычислительной системой и внешней средой. Концептуальная схема проекта необходима для определения и утверждения решений компонентному составу, по взаимосвязям компонентов и их принципов действия.
По результатам предыдущих этапов работы создается концептуальная схема системы психосемантического анализа звука, которая показана на рисунке 1, представлены две концептуальные части - компонента обработки аудио данных, поступивших в систему, и компонента анализа идентифицированных психологических характеристик [4]. Качество идентификации данных повышается за счет использования компоненты математической обработки аудио данных, принцип действия которой основан на алгоритме прямого быстрого преобразования
Фурье и оконной функции Хэмминга, которая повышает точность распознавания характеристик аудио сигнала.
Рис. 1. Концептуальная схема программной системы
На этом этапе проектирования делаются предварительные выводы о компонентном составе программной системы, которая будет состоять из 3-х компонент:
1) Компонента предобработки аудио данных и воспроизведения мелодий.
2) Компонента психосемантического анализа, являющаяся уникальной авторской разработкой, включающей в себя компоненту визуализации результатов анализа.
3) Компонента формирования отчетов и экспертизы анализируемой аудио продукции.
6. Построение обобщенной функциональной структуры и определение требований к функциям системы.
Декомпозиция целей проектирования, выводы по анализу прототипов и характеристики концептуальной схемы позволяют выявить набор основных функций проектируемой системы:
- воспроизведение мелодий и управление аудио потоком;
- представление аудио потока в виде последовательности музыкальных нот;
- интерактивное распознавание в аудио потоке реальных (слышимых) и виртуальных (не слышимых) дискретов звука;
- проведение экспертизы звукового ряда по характеру влияния на сознание человека -конструктивному или деструктивному;
- обнаружение скрытых вставок в аудио потоке;
- формирование отчетов по экспертизе аудио продукции;
- визуализация музыкальных композиций в виде совокупности непрерывно меняющихся цветовых образов различной формы по выбору пользователя.
- селекция аудио продукции по распознанным психологическим характеристикам;
- формирование списков воспроизведения аудио продукции для целенаправленной активации архетипов сознания человека.
На основании приведенных функций, которые должна выполнять система, была построена обобщенная функциональная структура, которая позволяет определить состав входящих в нее подсистем и связь между ними: «Подсистема воспроизведения звука», «Подсистема графической визуализации», «Подсистема психосемантической идентификации звука», «Подсистема формирования отчетов», «Подсистема вывода данных» (Рисунок 2).
7. Определение требований к информационному обеспечению.
На данном этапе формулируются требования к структурам данных, к параметрам выходных и входных данных системы, определяются типы используемых файлов, определяются принципы обработки данных.
Входной информацией для проектируемой системы служат аудио файлы, форматов mp3, wma и wav. Возможна загрузка как одного аудио файла так массива файлов. Для удобства пользователя реализована поддержка файла списка воспроизведения формата m3u, который наиболее часто используется для хранения списка прослушиваемых данных и поддерживается практически всеми современными музыкальными проигрывателями.
Подсистема
графической
визуализации
Подсистема вывода данных
Рис. 2. Функциональная схема системы.
1,2 - дискреты аудио сигнала, 3 -психологическая характеристика аудио композиции,
4 - музыкальные ноты, 5 - графическая информация, 6 - когнитивная карта аудио композиции, 7 - текстовая и графическая информация.
Выходной информацией для проектируемой системы является отчет об экспертизе аудио продукции, который включает в себя: текст психосемантического анализа аудио данных, когнитивную карту воздействия звука на архетипы сознания человека. Также в отчет включается вывод о наличии или отсутствии скрытых вставок. В качестве визуального результата пользователю программы предоставляется цветовой портрет аудио композиции.
8. Проектирование дизайна внешнего вида и элементов пользовательского интерфейса программы.
Цель данного этапа определить внешний вид функциональных элементов интерфейса программы. Особое внимание уделяется оформлению основных действующих элементов и выходных форм.
Данный этап проектирования информационных систем жестко не регламентирован и предоставляет большие возможности для творчества. Для генерации эффективных решений здесь могут быть использованы различные методики научно - технического творчества, в нашем примере это метод фокальных объектов, который относится к ассоциативным методам поиска решений. Фокусом для ассоциаций был взят образ цветка, который символизирует круг, разбитый на дискреты, в соответствии с аллюзией о целостном сознании человека с 24 фазами. Результатом применения этого метода, в нашем примере, стало оформление внешнего вида программной системы, дизайн когнитивных карт анализа звукового потока, показанный на рисунке 3. Сравнение когнитивных карт различных мелодий в таком виде дает наглядное представление о разнообразии результатов экспертизы.
В статье представлена методика концептуального проектирования в аспекте создания информационных систем. Описана последовательность стадий проектирования информационных систем с указанием их целей и содержанием общего состава процедур для каждой стадии на конкретном примере проекта.
Определены основные понятия, относящиеся к концептуальному проектированию информационных систем. Показано, что на основе имеющейся потребности, в условиях наличия прототипа, технология концептуального проектирования может быть применена к разработке информационных систем и позволяет сформулировать требования к функциональной структуре будущей системы, определить ее принципы действия и представить варианты технического решения.
Обобщенная картина аудио сигнала Подробная картина воздействия аудио сигнала
% Т риады
30% [Утверждение. Быть по сему!]|[Общение]|[Расчистка пути]
29% [Необходимость]|[Женская сила]|[Сила Стихий]
[Разрыв, Страдание]|[Духовный воин]|[Творчество, Исполнение]
[Движение и направление]|[Открытые ВозможностиЩЭнергетические патоки]
5% [П артнерство]|[В оля]|[Свершение]
Ъ% [Новая Идея]|[Циклы перемен]|[Интеграция]
1 % [Счастье]|[Возможность невозможногоЩПреображающий свет]
Духовное развитие. Движение « в Боге». Вера в Бога. Расчистка жизненного пути.Общение. Ощущение поддержки Высших Сил. Безстрашие физической смерти.Жизненный Путь. Утверждение Бытия Мира. Способность к собственной глубокой трансформации.
Закрыть окно
Рис. 3. Пример представления когнитивной карты проигрываемой мелодии.
На основании изложенной технологии концептуального проектирования в настоящее время в рамках магистерской диссертации и учебного процесса кафедры САПР и ПК ВолгГТУ создается программный продукт необходимый в качестве инструмента для проведения объективной психосемантической экспертизы аудио продукции в соответствии с Федеральным Законом №436. Полученный концептуальный проект информационной системы универсален и может быть для реализации на разных вычислительных платформах, использован как в онлайновых сервисах мобильных устройств, например, в портативных медиаплеерах, смартфонах, так и прочих подобных устройствах для психосемантического анализа прошедшего разговора или проигранной мелодии.
Литература
1. Концептуальное проектирование. Развитие и совершенствование методов: монография.
[коллективная] / В.А. Камаев, Л.Н. Бутенко, А.М. Дворянкин, С.А. Фоменков, Д.В. Бутенко, Д.А.
Давыдов, А.В. Заболеева-Зотова, И.Г. Жукова, А.В. Кизим, С.Г. Колесников, В.В. Костерин, А.В. Петрухин, М.В. Набока. - М.: Машиностроение-1, 2005. - 360 с.
2. Бухтояров А. А. Третий Эон / А. А. Бухтояров, А. М. Степанов. - Уфа: Информреклама, 2006. -348 с.
3. Бутенко Д.В. Инновационные интеллектуальные технологии. Конструирование методов концептуального анализа технических систем / Д.В. Бутенко // Открытое образование. - 2011. - № 2. - С. 73-76.
4. Бутенко Д.В., Ананьев А. С., Попов К.В. Методика концептуального проектирования программных информационных систем // Программные продукты и системы. - 2012. - № 2.
