Название: Вопросно-ответное программирование человеко-компьютерной деятельности( Соснин П.И.)

Жанр: Информационные системы и технологии

Просмотров: 1875


Аннотация

 

Научное изданиеСОСНИН Пётр ИвановичВОПРОСНО-ОТВЕТНОЕ ПРОГРАММИРОВАНИЕ ЧЕЛОВЕКО-КОМПЬЮТЕРНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИЛР № 020640 от 22.10.97.Подписано в печать 30.12.2010. Формат 70100/16.Усл. печ. л. 19,35. Тираж 200 экз. Заказ 440.Ульяновский государственный технический университет432027, г. Ульяновск, ул. Северный Венец, д. 32Типография УлГТУ, 432027, г. Ульяновск, ул. Северный Венец, д. 32

 

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования УЛЬЯНОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТП. И. СоснинВОПРОСНО-ОТВЕТНОЕ ПРОГРАММИРОВАНИЕ ЧЕЛОВЕКО-КОМПЬЮТЕРНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИУльяновскУлГТУ

 

- 1 -

 
2010

УДК 621.397:004.738ББК 32.973.202 я7С 66УДК 621.397:004.738Соснин П. И.Вопросно-ответное            программирование   человеко-компьютерной деятельности / П. И. Соснин. – Ульяновск : УлГТУ, 2010. – 240 с.В монографии раскрыт вопросно-ответный подход к программированию человеко- компьютерной деятельности, осуществление которой обеспечивается за счёт согласованной работы интеллектуального процессора (человека) и компьютерного процессора. Для согласования предложено использовать вопросно-ответные псевдопрограммы, ориентированные на прецеденты.Предназначена для учёных и специалистов, исследующих и разрабатывающих инструментальные средства программирования. Полезна студентам, изучающим профессиональное программирование в человеко-компьютерных средах.Научный редактор доктор технических наук, профессор В. Н. Негода.Рецензенты: доктор технических наук, профессор Кумунжиев К. В.,доктор технических наук Токмаков Г. П.© Соснин П. И., 2010.

 

 

- 2 -

 
ISBN 978-5-9795-0766-8          © Оформление. УлГТУ, 2010.

«Пусть не говорят, что я не сделал ничего нового. Новое ‒ в расположении материала»Р.ДекартВведениеНе так далек тот день, когда расширяющаяся компьютеризация всех сфер современной человеческой деятельности, включая различные формы     коллективной     деятельности,     приведёт     к     тому,     что во взаимодействия с компьютерами будет вовлечено всё население Земли. А значит, в применениях компьютеров человеком следует стремиться к естественности таких отношений. Естественности в том смысле,    что    применения    компьютера    должны    включаться в деятельность согласовано с её сущностью.Феномен деятельности проявляет себя только в отношениях людей с окружающим миром, обеспечивая им существенные преимущества перед другими формами жизни. Этот феномен, в его многочисленных проявлениях,   приводит к искусственным, в общем случае новым, полезным образованиям, порождаемым человеком или группой лиц, а не природой.Искусственные образования, полезные для  жизни, создаёт не только человек,   но   и   другие   живые   существа   (например,   бобры   с   их плотинами). Отличие в том, что они для таких построений используют генетический опыт, а люди (беспрерывно) создают то, что им полезно,на основе внегенетического опыта и интеллекта.Сущность деятельности определяет использование человеком или группой лиц доступного внегенетического опыта и наличного интеллекта.

В паре сущностей «внегенетический опыт и интеллект» природа, создавая интеллект, возложила на него функции выявления, самоорганизации,    саморазвития,    передачи    и     использованиявнегенетических составляющих того, что называют опытом.В           естественном           взаимодействии           человека с компьютером должно быть естественно активны интеллект и опыт (естественно, то есть в соответствии с их сущностью).Утверждения  об  интеллекте  и  опыте  специально  представлены в категоричной форме, выражающей авторское понимание этих природных  феноменов  и  отношения  между  ними,  которое  положено в содержании монографии будет выполнять роль «аксиомы». Ниже будет введён (разумеется, также категорично) ещё ряд «аксиом», выделенных в тексте с помощью bold и подчёркивания.Создавая интеллект, природа опиралась на многочисленные эволюционные эксперименты с условными рефлексами и их кодированием и декодированием в нейронных мозговых структурах живых существ для будущих повторных использований. Вложение таких рефлексов в генетический опыт оказалось одним из результатов таких экспериментов, полезных для живых существ.Но более полезным результатом экспериментирования оказалось интеллектуальное освоение условных рефлексов, нацеленное на создание моделей прецедентов.Любой прецедент – это активность человека или группы лиц, связанная с действием или решением или поведением, осуществлённым в прошлом, которая полезна как образец для повторных использований и/или оправдания повторных действий по такому образцу.

Модель прецедента, как результат интеллектуальной обработки условного рефлекса или их совокупности, является базовой единицей человеческого опыта.В процессах интеллектуального освоения условных рефлексов сложилась (и развивается в каждом индивиде) специфическая часть человеческого опыта (метаопыт), обеспечивающая  принципиальнуюдля человека деятельность с моделями прецедентов и их совокупностей.Для моделирования прецедентов, включая прецеденты метаопыта,природой был создан естественный язык.В         естественном         взаимодействии         человека с   компьютером  должны  использоваться  естественный язык и его модели, а также модели прецедентов, включая модели метаопыта.В использовании языковых средств, предназначенных для получения пользы от компьютеров, богатая история. В начале этой истории были освоены языки двоичного кодирования (как для представления информационных единиц, так и действий для их обработки), затем наступило время ассемблерных языков, после чего были созданы и освоены разнообразные формальные языки и алгоритмические языки высокого уровня.Параллельно для различных целей из естественных языков выделялись и применялись (например, в машинном переводе) их ограниченные подмножества, а также создавались различные модели языка    и    речи,    включая   модели   рассуждений,   в    том    числе и рассуждений о прецедентах (case based reasoning).Моделирование рассуждений о прецедентах и модели рассуждений других типов относят к предметной области «Искусственный интеллект»,    опыт    которой    следует    в    обязательном    порядке

использовать в          создании        средств           естественного            взаимодействия человека с компьютером.В отношениях языка и компьютера давно сложилась и активно развивается предметная область «человеко-компьютерное взаимодействие», в которой широко применяется термин человеко- компьютерный диалог. Метафора диалога оказалась богатейшим источником  аналогий   и   ещё   не   исчерпала  своего   эвристическогопотенциала.Опыт человеко-компьютерных взаимодействий, дополненный средствами их интеллектуализации, должен быть положен в основу создания средств естественного взаимодействия человека с компьютером.Человеко-компьютерное взаимодействие в любой версии его реализации обеспечивает связь активности человека с активностью компьютера  в  процессе  выполнения  определённой  деятельности. Разумно ожидать, что естественность такой связи должна повыситься, если в активностях человека и компьютера будут использоваться подобные представления информации и подобные механизмы обработки таких представлений.К достаточной степени подобия информационных представлений и механизмов их обработки логично приближаться как со стороны человека, так и со стороны компьютера, связав такие представления и механизмы (в первую очередь) с выявлением и/или созданием прецедентов   и   их   использованием,   в   общем   случае   не   только в человеко-компьютерной деятельности.Основным механизмом выявления и/или создания новых прецедентов (а значит и развития опыта) является решение задач на базе доступного опыта, то есть на базе доступных и полезных прецедентов, а вернее их представлений, и действий над ними.

Множество представлений полезных прецедентов и множество действий  над  ними,  которые  для  решения  конкретной  задачи необходимо извлечь из опыта, ограничены и образуют декларативно- процедурную совокупность. Осуществляя управляемую комбинаторику в такой совокупности, человек пытается найти выход из задачной ситуации, то есть пытается найти решение задачи. В процессах комбинаторики он использует природные интеллектуальные механизмы и метаопыт решения задач (совокупность прецедентов, которую освоил индивид во встававших перед ним задачных ситуациях).Если попытки увенчались успехом, то найденное решение задачи, если оно будет оценено как полезное, будет включено как очередной новый прецедент в опыт человека, а в повторных применениях этот прецедент будет закрепляться в памяти и совершенствоваться.Приведённую (в простейшей версии) схему действий логично называть естественным программированием, естественным для интеллекта человека. Каждый человек обладает определённым объёмом умений и навыков естественного программирования. Отличия в способностях естественного программирования у людей обусловлены, в значительной мере, в освоенных каждым из них прецедентах, в первую очередь в освоенных прецедентах метаопыта решения задач.С появлением компьютеров и их развитием на базе естественного программирования было создано и развивается компьютерное программирование, превратившееся в специализированную предметную область и область деятельности, в которой используются разнообразные специфические инструменты.Инструменты, а также профессиональные умения и навыки компьютерного программирования чрезвычайно сложны для обыкновенных  людей,  а  главное  неестественны  для  их  опыта

и активности. Не к ним должен приближаться обыкновенный человек, а информационные представления и механизмы (надстроенные над компьютерной мощью компьютера), с которыми он взаимодействует, должны приближаться к естественному программированию.Приближение  к  естественному  взаимодействию  между  человеком и компьютером должно быть двусторонним. Естественное программирование (за счет специальных компьютерных инструментов) следует дополнять прецедентами метаопыта и действиями над ними, ориентированными  на  использование  компьютеров  в  решении  задач и   приближающими   процессы   решения   задач   к   компьютерномупрограммированию.В двустороннем приближении к естественному взаимодействию человека и компьютера следует сохранять природную сущность программирования – решение задач человеком или группой лиц на базе доступного и полезного опыта и его моделей.В    естественных    применениях    компьютера,    приближенных к естественному программированию, обыкновенный человек, который не обладает знаниями профессионального компьютерного программирования, должен имеет возможности решать необходимыеему задачи, используя мощный компьютерный инструментарий.По глубокому убеждению автора в приближениях естественного программирования к компьютерному программированию человек, решающий задачи, должен освоить и выполнять роль процессора (человеческого процессора, human processor), часть работы которого берёт на себя компьютерный инструментарий.Средства, помогающие человеку исполнять роль процессора, должны предоставлять ему возможность для создания и использования специализированного псевдоязыка программирования, предназначенного для решения определённой задачи (или группы задач),

причём псевдоязыка, который сохраняет существенное из той части естественного языка, которую приходится использовать в естественном программировании задачи.Псевдокодовое    программирование,    применяемое     человеком в   решении  определённой  задачи,  должно  быть  дополнительным к затребованному естественному программированию, образуя вместе с  ним  процесс  решения  этой  задачи  с  использованием компьютерного инструментария.Представленное авторское понимание проблемы естественности взаимодействия человека с компьютером и подход автора к этому вопросу  раскрываются  ниже  в  деталях,  как  в  теоретическом,  так и практическом планах.Там уже, в контексте предлагаемого подхода, раскрыта специфика задач, для решения которых доступного опыта недостаточно, а также задач, требующих специальных профессиональных знаний, и/или задач, решение которых связано со сложной (в общем случае коллективной) обработкой информации.Так как активной силой человеко-компьютерной деятельности, как и  любой  другой  деятельности, является  человек  или  группа  лиц,  то в последующем тексте для такой силы, будем использовать общепринятое    название    «субъект    деятельности»,    или    короче«субъект», или символическое обозначение Sb.Сохраняя за природно-искусственным образованием «субъект» его общепринятое   содержание   (определения   и   толкования),   выделим в активности «субъекта» роль «интеллектуальный процессор», связав её с оперативным решением задач, в котором используется их псевдопрограммирование   для  собственного исполнения «субъектом» с помощью компьютерного инструментария.

«Интеллектульный  процессор»  ‒  это  «субъект», создающий для решения задач псевдопрограммные модели прецедентов (и их совокупностей) и исполняющий такие псевдопрограммы вместе и согласованно с компьютерным процессором или процессорами.Заметим, что инструментальная мощность интеллектуального процессора  существенным  образом  зависит  от  того,  насколько доступная ему мощность (скрытого от него) профессионального программирования включается в активность естественного программирования.В монографии представлены методы и средства псевдо- программирования прецедентов и их совокупностей,  в основу которого положен потенциал инструментария WIQA.Net, созданного для вопросно-ответного моделирования процессов коллективного решения задач в проектировании сложных систем, интенсивно использующих программное обеспечение.