Проектирование процедур, удовлетворяющих u-требованиям, для алгоритмов, не отделимых от знаний Текст научной статьи по специальности «Компьютерные и информационные науки»

дырин // Омский научный вестник. Сер. Приборы, машины и технологии. - 2009. - № 6 (82). - С. 200-201.

2. Ультан, А. Е. Разработка архитектуры комплекса обучающих программ / А. Е. Ультан, Е. С. Петров // Омский научный вестник. Сер. Приборы, машины и технологии. - 2010. -№ 6 (92). - С. 190-193.

3. Ультан, А. Е. Разработка обучающей информационной системы «Алгебра» / А. Е. Ультан, Д. А. Кравцов // Омский научный вестник. Сер. Приборы, машины и технологии. -2011. - № 3 (98). - С. 169-173.

4. Ультан, А. Е. Что такое «Интеллектуальные компьютерные компоненты тройного назначения» и основные факторы,

влияющие на их устройство / А. Е. Ультан // Омский научный вестник. Сер. Приборы, машины и технологии. - 2015. -№ 3 (143). - С. 287-289.

УЛЬТАН Александр Ефимович, кандидат технических наук, доцент кафедры «Информатика и информационные технологии». Адрес для переписки1: [email protected]

Статья поступила в редакцию 25.05.2015 г. © А. Е. Ультан

УДК 004:[004.02+004.588]+377

А. Е. УЛЬТАН

Финансовый университет при Правительстве РФ, Омский филиал

ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПРОЦЕДУР, УДОВЛЕТВОРЯЮЩИХ ^ТРЕБОВАНИЯМ, ДЛЯ АЛГОРИТМОВ, НЕ ОТДЕЛИМЫХ ОТ ЗНАНИЙ_

Статья посвящена проектированию интеллектуальных компьютерных компонентов тройного назначения. Она содержит описание архитектуры процедур, не отделимых от знаний.

Ключевые слова: компонент, образование, Интернет.

Что такое интеллектуальные компьютерные компоненты тройного назначения, удовлетворяющие и-требованиям? Согласно концепции, изложенной в [1-4], необходимо создавать способные взаимодействовать между собой интеллектуальные компьютерные компоненты тройного назначения (название наше), выводящие в Интернет различные предметные области с задачами. Внешне, для удобства пользователей, они все, на наш взгляд, должны выглядеть единообразно, т. е. удовлетворять следующим требованиям, которые мы назвали и-требования:

а) они должны содержать как минимум иМЬ-учебник (наше понятие), приспособленный для единообразного компьютерного системного изложения материала;

б) они должны уметь самостоятельно решать предложенные задачи и на основе этого предоставлять и объяснять решение, следить за решением человека и локализовать ошибки, подсказывать ход решения намеками или сделав один шаг решения. Сделанные ошибки должны фиксироваться для генерации в будущем задач с подобными вызвавшими затруднения ситуациями.

Умение самостоятельно решать задачи должно поддерживаться самообучаемостью компонентов, заключающейся в том, что задачи, которые компонент не может решить, передаются человеку, чтобы он показал ход решения, а компонент выделил в нем и показал человеку те переходы, которые он делать не умеет. Если человек после этого перепрограммирует компонент, то тот сможет в дальнейшем справляться с подобными моментами.

Эффективности обучения должна способствовать возможности компонентов обращаться друг к другу через Интернет для выполнения каждым из них той части решения, на которой он специализируется. При этом взаимодействие компонентов должно быть таким, чтобы все педагогические функции сопровождали и этапы решения подзадач. Тогда во время решения, например, задачи по физике будут стандартно обработаны также ошибки по алгебре, арифметике и т. д.;

в) умение самостоятельно решать задачи, делать следствия и доказательства должно предоставляться не только учащимся и учителям, но также программистам, а в перспективе и ученым. Именно поэтому мы и назвали такие компоненты компонентами тройного назначения.

Что такое алгоритм, не отделимый от знаний. н Когда мы решаем задачу по геометрии, или упроща- Р ем алгебраическое выражение, или решаем урав- Т нение и т. д., то мы заранее известную совокуп- А ность шагов, решающую задачу, не знаем. Здесь мы Ы действуем пошагово, но должны с помощью знаний С обосновать допустимость каждого шага отдельно Т (однако эта допустимость еще не означает необхо- Н димость). Так мы поступаем либо пока не получим Т ответ, либо пока не откажемся от попыток решить Н задачу. |

Получив ответ, мы можем отделить все шаги, у необходимые для решения, от других допустимых, А но не необходимых шагов. Как видим, при исполь- Е зовании алгоритма, не отделимого от знаний, мы Е на каждом шаге должны использовать знания, по- нгл зволяющие увидеть и обосновать возможность

Система действий 1 * Слой 1 * Действие

Система

Источник следствий

Рис. 1. Общий вид диаграммы классов для проектирования процедур, удовлетворяющих ^требованиям, для алгоритмов, не отделимых от знаний

некоторого действия. Именно в этом смысле алгоритм является неотделимым от знаний.

Проектирование процедур, удовлетворяющих ^требованиям, для алгоритмов не отделимых от знаний. В этом случае мы не знаем заранее действий алгоритма, нужным образом преобразующего стартовую систему (например, условие задачи) в финишную систему, удовлетворяющую нужным требованиям (например, ответ). Наша задача найти с помощью знаний действия такого алгоритма.

Несмотря на разнообразие подобных ситуаций, всех их объединяет подход, изображенный на рис. 1.

На этом рисунке изображен самый общий вид диаграммы классов для проектирования процедур, удовлетворяющих ^требованиям для алгоритмов, не отделимых от знаний.

Класс «Алгоритм» — управляющий. Его конструктор (процедура, запускаемая, когда создается объект класса «Алгоритм») делает следующее:

— устанавливает объект «Состояние ученика» в состояние «Самостоятельное решение»;

— создает исходную систему, которую будет преобразовывать алгоритм;

— создает форму для общения с пользователем, изображающую элементы системы;

— для фиксирования появившихся возможностей сделать определенные действия создается «Система действий».

Как видно из рис. 1, все действия нужно располагать послойно таким образом, чтобы каждое новое действие содержало ссылки на предшествующие действия и на последующие действия, и при этом чтобы номер слоя последующего действия был всегда больше номеров слоев, содержащих предшественников. Такой послойный процесс продвижения вперед назовем «прямым ходом»;

— создаются источники следствий, некоторые из которых обладают определенными знаниями о системе и способны распознать, что если в системе сложилась определенная ситуация, на которой специализируется этот источник следствий, то с системой можно произвести соответствующее действие.

Другие источники следствий способны обнаружить, что система после некоторого действия пришла в нужное финишное состояние. Однако обнаружение этого факта не означает, что процесс преобразования системы должен быть прекращен.

Напротив, он должен быть продолжен для обнаружения всех возможных способов преобразования исходной системы в финишную систему, обладающую нужными свойствами. Все такие способы преобразования можно найти с помощью «обратного хода». Таким образом, с помощью «обратного хода» можно отделить необходимые действия от достаточных действий, а кроме того, выделить самый простой способ преобразования исходной системы в финишную систему.

Выполнение процедуры зависит от того, в каком состоянии находится объект «Состояние пользователя»:

— каждый раз, когда объект «Состояние ученика» устанавливается в состояние «Самостоятельное решение», пользователю предоставляется возможность самостоятельно делать те или другие действия. Выполненное действие будет оцениваться на предмет возможности в данной ситуации;

— в состоянии «Сделай шаг» процедура выполняет одно из возможных действий и отмечает в карточке ученика, что он не владеет знаниями тех источников следствий, которые приводят к возможным в данной ситуации действиям. Объект «Состояние ученика» возвращается в состояние «Самостоятельное решение»;

— в состоянии «Автоматическое решение» процедура выполняется так же, как и в состоянии «Сделай шаг». Отличие в том, что после выполнения действия возвращения в состояние «Самостоятельное решение» не происходит;

— в состоянии «Намекни» процедура выводит намек на возможные в данной ситуации действия. Объект «Состояние ученика» возвращается в состояние «Самостоятельное решение».

После выполнения всех действий, как отмечалось выше, с помощью «обратного хода» находится и помещается в коллекцию «Ход решения» самый простой способ преобразования исходной системы в финишную систему.

Затем запускается процедура «Выдать решение», которая на основе коллекции «Ход решения» выдает все решение или часть решения, полученную в состоянии «Автоматическое решение».

Процедура «Выдать решение» очень важна. С одной стороны, она должна выдавать решение не очень подробно, чтобы не раздражать хороших учеников. А с другой — работая с выданным решением, ученики должны иметь возможность получить

любые самые подробные объяснения с помощью щелчка мышкой на знаке между преобразованными вариантами системы, для вызова окна «Так как», содержащего всю необходимую информацию.

Библиографический список

1. Ультан, А. Е. Разработка обучающей программы «Решение текстовых задач по алгебре» / А. Е. Ультан, В. А. Закан-дырин // Омский научный вестник. Сер. Приборы, машины и технологии. - 2009. - № 6 (82). - С. 200-201.

2. Ультан, А. Е. Разработка архитектуры комплекса обучающих программ / А. Е. Ультан, Е. С. Петров // Омский научный вестник. Сер. Приборы, машины и технологии. - 2010. -№ 6 (92). - С. 190-193.

3. Ультан, А. Е. Разработка обучающей информационной системы «Алгебра» / А. Е. Ультан, Д. А. Кравцов // Омский

научный вестник. Сер. Приборы, машины и технологии. -2011. - № 3 (98). - С. 169-173.

4. Ультан, А. Е. Что такое «Интеллектуальные компьютерные компоненты тройного назначения» и основные факторы, влияющие на их устройство / А. Е. Ультан // Омский научный вестник. Сер. Приборы, машины и технологии. - 2015. -№ 3 (143). - С. 287-289.

УЛЬТАН Александр Ефимович, кандидат технических наук, доцент кафедры «Информатика и информационные технологии». Адрес для переписки1: [email protected]

Статья поступила в редакцию 25.05.2015 г. © А. Е. Ультан

УДК 519 7 А. Н. ФЛОРЕНСОВ

Омский государственный технический институт

О МАТЕМАТИЧЕСКОЙ

МОДЕЛИ РАЗВИТИЯ РАЗУМА_

На основе анализа феномена феральных людей установлено, что разум, как естественнонаучное понятие, представляет собой не качественную характеристику, а должен описываться количественной величиной и его формирование с систематическим увеличением этой величины происходит исключительно в результате последовательности взаимодействий с другими индивидуальными разумами. Представлена математическая модель формирования и развития разума, основанная на информационных взаимодействиях. Выявлены составляющие аналитической величины приращения величины разума в одиночных взаимодействиях, установлена роль индивидуального и социального фактора в них с получением зависимости, которая может использоваться в образовании для эффективного дальнейшего развития разума. Ключевые слова: разум, интеллект, величина разума, взаимодействие, информация, математическая модель.

Введение. Разум, как объект воспринимаемый, прежде всего, «изнутри», для человека настолько привычен, что рассматривается преимущественно с эмоциональных позиций. При взгляде на него со стороны он является скорее предметом философских дискуссий, чем естественнонаучного исследования. Сложность подобного исследования определяется, в первую очередь, как чрезвычайным многообразием всевозможных проявлений разума, так и почти полным отсутствием инструментов такого исследования.

Широко распространенное убеждение о человеческом разуме, как воспроизводимом в человеческом обществе самопроизвольно, по своим собственным «объективным законам», не более чем иллюзия. Это утверждение легко доказывается феноменом феральных людей, как называют людей, воспитанных только животными. Известных фактов воспитания животными человеческих детей накопилось и изучено многие сотни [1], и все они свидетельствуют, что если в формировании человека систематически не участвовал хотя бы один человек, то из ребенка вырастает организм с жи-

вотными навыками, но совершенно без признаков разума. Отсюда вытекает необходимость систематического взаимодействия на формируемый человеческий разум других разумных людей, а для науки — изучения управляющих условий формирования разума. Близко к этому стоит и общечеловеческая

проблема создания условий воспитания разума н

в реальном процессе человеческого обучения и об- §

разования. |

1. Разум и интеллект. Следует различать по- А

нятие человеческого разума, как общее для фило- Ы

софии и антропологии, от более узкого и спе- С

цифического для психологии понятия «интеллект». Т

Под интеллектом, как научным термином, пони- £

мают объединение познавательных способностей S

человека [2]. Разумом, согласно определению, дан- Н

ному еще В. С. Соловьевым [3], называют «суще- А

ственную для человека, как вида Homo Sapiense, s

способность мыслить всеобщее в отличие от непо- А

средственно данных единичных фактов, какими ис- Е

ключительно занято мышление прочих животных». Е

Разум по существу своему дает то самое суще- ■109 ственное свойство, которое выделяет род людской