Страница 79

Таким образом, создание базы знаний экспертной системы способствует более глубокому усвоению знаний, а визуальная спецификация усиливает прозрачность и наглядность представлений.

Когда компьютеры используются в обучении как инструмент познания, а не как контрольно-обучающие системы (обучающие компьютеры), они расширяют возможности автоматизированных обучающих систем (АОС), одновременно развивая мыслительные способности и знания учеников. Результатом такого сотрудничества учащегося и компьютера является значительное повышение эффективности обучения. Компьютеры не могут и не должны управлять процессом обучения. Скорее, компьютеры должны использоваться для того, чтобы помочь ученикам приобрести знания.

В данном параграфе будет описываться автоматизированное рабочее место (АРМ) инженера по знаниям KEW (Knowledge Engineering Workbench) [Гаврилова, 1995; Гаврилова, Воинов, 1995-1997], который наряду с такими программами, как SemNet [Fisher 1990, 1992], Learning Tool [Kozma, 1987], TextVision [Kommers, 1989] или Inspiration, дает возможность ученикам, экспертам или аналитикам связать между собой изучаемые ими понятия в многомерные сети представлений и описать природу связей между всеми входящими в сеть понятиями.

Последняя версия KEW, созданная совместно с Воиновым А. В., получила первую премию на выставке программных систем IV Национальной конференции по искусственному интеллекту в 1994 г. в разделе программных инструментари-ев разработки интеллектуальных систем. KEW демонстрирует жизнеспособность технологии автоматизированного проектирования интеллектуальных систем (АПРИС) или CAKE (Computer Aided Knowledge Engineering), впервые описанной в работе [Гаврилова, 1992].

KEW предназначен для интеллектуальной поддержки деятельности инженера по знаниям на протяжении всего жизненного цикла разработки экспертной системы, включая стадии — идентификации проблемы, получения знаний, структурирования знаний, формализации, программной реализации, тестирования.

Центральным блоком KEW является графический структуризатор знаний KNOST (KNOwledge STucturer). Система KNOST поддерживает последовательную графическую реализацию ОСА (см. параграф 3.4) и автоматическую компиляцию БЗ из графической спецификации.

Рис. 5.10. Интерфейс АРМа инженера по знаниям

Интерфейс KNOST состоит из трех основных частей (рис. 5.10):

• панель концептуальной структуры;

• панель гипертекста;

• панель функциональной структуры.

Панель концептуальной структуры предназначена для графического структурирования знаний. Она позволяет определить понятия и обозначить связи между ними в форме концептуальной структуры Sk.

В панель гипертекста можно поместить любой комментарий, связанный с объектом, определенным на панели концептуальной структуры понятий.

Основное назначение панели функциональной структуры Sf — представить наглядно в форме строк таблицы причинно-следственные и другие функциональные взаимосвязи между понятиями концептуальной структуры, на основании которых эксперт принимает решения. Столбцы таблицы формируются простейшей операцией drag-and-drop из понятий на панели концептуальной структуры.

После того как модели Sk и Sf созданы, KNOST автоматически компилирует базу знаний на ПРОЛОГе из созданной графической спецификации и моделирует работу экспертной системы. Это удобно для быстрого наглядного прототипирования ЭС и для отладки БЗ совместно с экспертом.

5.5. Проектирование гипермедиа БД и

адаптивных обучающих систем

5.5.1. Гипертекстовые системы

Первые информационные системы на основе гипертекстовых (ГТ) моделей появились еще в середине 60-х [Engelbart, 1968], но подлинный расцвет наступил в 80-е годы после появления первых коммерческих ГТ систем для ПЭВМ — GUIDE (1986 г.) и HyperCard (1987 г.). В настоящее время ГТ технология является стандартом de facto в области АОС и сверхбольших документальных БД [Nielsen, 1990; Агеев, 1994].

Навигация по таким сетям осуществляется по связям между узлами. Основные функции связей [Conklin, 1987]:

• перейти к новой теме;

• присоединить комментарий к документу;

• соединить ссылки на документ с документом, показать на экране графическую информацию (рисунок, чертеж, график, фотографию и пр.);

• запустить другую программу и т. д.

Учитывая широкое использование графовых структур в моделировании, ГТ может приобретать черты более сложных моделей, например сетей Петри, диаграмм состояний и др.

В настоящее время не существует стандартизированной технологии разработки «хорошо структурированного» ГТ, хотя важность когнитивно-наглядной и «прозрачной» структуры ГТ очевидна.

В качестве рабочего упрощенного алгоритма составления ГТ можно предложить следующий (в п. 5.5.3 будет представлен более сложный вариант).

5.5.2. От мультимедиа к гипермедиа

Когда элементы ММ объединены на основе сети гипертекста, можно говорить о гипермедиа (ГМ). Основной сферой применения ГМ сегодня являются автоматизированные обучающие системы (АО С) или электронные учебники. Размещение в узлах сети не только текстовой и цифровой информации, но и графиков, видеоклипов, фото и музыки обогащает гипертекст и увеличивает занимательность и наглядность электронных учебников. В последние годы ММ активно внедряется и в интеллектуальные системы [Nielsen, 1990], особенно в системы-консультанты, как эффективное средство увеличения наглядности и понятности рекомендаций, выдаваемых системой. Использование анимации, звука и видео существенно облегчает усвоение учебного материала по структурированию знаний и снижает уровень когнитивных усилий учащихся при одновременном уменьшении времени, необходимого на изучение данной проблематики.