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

Жанр: Информационные системы и технологии

Просмотров: 1875


1.2. решение задач

1.2.1. Постановка задачиВ  п.  1.1.3  специально  выделен  этап,  на  котором  субъект, оказавшийся в ситуации, когда ему приходится использовать свой опыт, пытается подобрать подходящий прецедент, но попытка оказывается безуспешной.Выделение такого этапа позволяет отделить столкновение субъекта с  задачей,  решение которой  привело  к  новому  прецеденту, а  значит к новому образцу для повторного реагирования, (пусть Pi), от его столкновения с ситуацией, когда этот образец применяется повторно.Как            было   отмечено,       выделенный  этап     (назовём         его       этапом«предварительного анализа ситуации необходимого реагирования») завершается осознанием субъектом того, что он оказался в задачной ситуации и субъекту следует приступить к работам с вставшей перед ним задачей, причём, начинать необходимо с построения исходной постановки задачи (предположим задачи, обозначенной символом Z).

Будем считать, что предварительный анализ ситуации завершается не только приписыванием ей статуса «задачной ситуации», но и другими результатами анализ, в частности, перечнем имён образцов прецедентов, которые были затронуты в процессе анализа и могут оказаться полезными для результативного выхода из «задачной ситуации».Приступая к созданию исходной постановки задачи (обозначим T(Z(t0)), субъекту разумно обратиться к прецедентам  работ такого типа, то   есть   обратиться   к   доступному   ему   (личному,   а,   возможно, и заимствуемому извне) опыту по созданию постановок задач.Заметим,  что   образцы  постановок  задач  широко  используются в различных видах деятельности. Так, например, для разработок автоматизированных систем, инструктивным письмом рекомендован нормативный  шаблон  для  формирования  документа  «постановка задачи».Автор монографии, в созданных и создаваемых им разработках автоматизированных систем, использует шаблон исходной постановки задачи, который состоит из трёх предложений со следующим содержанием:  первое предложение раскрывает самое существенное с позиции использования решения задачи Z, что обеспечивает аналитический выход на концептуальную модель в виде Use-Case диаграммы (языка UML);  второе предложение раскрывает самое существенное, связанное с методом решения задачи даже в том случае, когда этот метод не известен, что обеспечивает аналитический выход на подходящие концептуальные модели «поведения» (например, на диаграммы сотрудничества или активности языка UML);

 третье предложение указывает на существенное в реализации решения задачи, в составе разрабатываемой АС, что обеспечивает аналитический  выход  на  концептуальные  модели  реализации, например, диаграмму компонентов или диаграмму размещения.Заметим, что шаблон исходной постановки задачи, состоящий из небольшого числа предложений, например из трёх предложений, визуально просматривается как целое, которое проще, чем объёмные тексты, проанализировать и проверить на целостность.Разумеется,  в  результате  анализа  и  проверок  появится дополнительная информация, которая поможет уточнить постановку задачи  и  перейти  к  её  новой  версии  T(Z(t1)),  работа  с  которой приведёт к следующей версии T(Z(t2)) и так далее до формулировки задачи T(Z(tN)), которой будет соответствовать построенный метод решения с учётом средств его повторной реализации.1.2.2. Когнитивный анализ задачВ предыдущем пункте была проведена мысль, что по ходу работы с задачей её постановка T(Z(ti)) изменяется, шаг за шагом переходя к всё более строгому тексту, адекватному требованиям ситуации St(t0) и соответствующему построенному методу решения M(Z).Целенаправленные изменения постановки задачи, отражающие овладение задачей субъектом Sbi, который её решает, осуществляются в   результате   анализа   текстовой   информации   в   контексте   реалий ситуации  St(t0),  при  обязательном  оценивании  результатов  анализа и изменений ∆T(Z(ti)), которые должны быть внесены в очередную версию постановки задачи T(Z(ti+1)).Существуют и применяются различные методы анализа задач, средикоторых особое место  занимают методы когнитивного анализа задач(Cognitive Task Analysis, CTA).

1.2.3. Комбинаторика прецедентовНапомним, что интересы монографии связаны с реагированием человека на сложившуюся ситуацию с использованием образцов прецедентов, извлекаемых им из доступного опыта. Такой интерес переносится на методы решения задач, для построения которых используются образцы прецедентов, за каждым из которых стоит решённая ранее задача.Логичен вопрос: «Известны ли методы решения задач, в которых базовой единицей решения служат прецеденты?».Ответ  на  этот  вопрос  даёт  теория  и  практика  решения  задач в предметной области искусственного интеллекта. Во-первых, к числу таких   методов   относятся   переборные   методы   на   И/ИЛИ-графах, в  основу которых положена редукция (сведение) задач к  подзадачам [19]. Сущность И/ИЛИ-переборов раскрывает схема связи совокупности прецедентов, представленная на рис. 1.5.На рисунке отражена ИЛИ-зависимость между альтернативными прецедентами, регистрируемая в их моделях, и И-зависимость между прецедентами, подчинёнными реакциям r, вложенным в прецеденты.Из теории переборов на И/ИЛИ-графах, нацеленных на решение задач, через сведение их подзадачам, решение которых уже найдено, известно, что если решение у задачи Z, в базисе доступных прецедентов, есть, то оно будет построено. Напомним, что для задач, по их определению  в  сравнении  с  проблемами,  всё,  что  необходимо  дляпостроения решения в доступном опыте имеется.Строить новые прецеденты, решая задачи, можно в базисе известных прецедентов, причём, используя для таких построений комбинаторику прецедентов.

ИЛИ Задача Z

P1        P2 …        Pn

И         И         И

P11 P12 P1m P21 P22 P2q Pn1 Pn2 Pnr

…        …        …ИЛИ…       …        …ИРис. 1.5. И-ИЛИ-граф прецедентовВ комбинаторных методах на И/ИЛИ-графах, применяются различные версии переборов, в том числе и использующие эвристики, сокращающие в поиске решений задач бъёмы переборов.Ещё  одним  подходом  к  решению  задач  с  использованием прецедентов является активность субъекта, осуществляемая по образцу экспертных систем [43]. В таком подходе новая задача может быть решена:

 либо за счёт адаптации к её условиям известного прецедента, образец которого хранится в базе знаний (базе опыта) экспертной системы;  либо за счёт пошаговой сборки решения из прецедентов, каждый очередной из которых выбирается с учётом постусловий предшественников, что также можно квалифицировать как комбинаторику прецедентов.Основная   идея   экспертных   систем   заключается   в   следующем. Из опыта высококвалифицированного специалиста извлекаются модели его поведения (эвристические правила действий и прецеденты других типов) при решении профессиональных задач.Извлечённые модели подготавливаются к их повторному использованию и загружаются в базу знаний (базу опыта) экспертной системы. В экспертной системе, представляющей собой компьютерное приложение, создают условия для поиска, выборки и использования содержимого базы знаний тем пользователям, которым приходится решать те же задачи, что и эксперту. Обобщённая схема использованияпрецедентов в экспертных системах приведена на рис. 1.6.Рабочая область (представление текущей ситуации St(ti))

St(t0) Выборка         Сопоставление Разрешение конфликтов Исполнение

База знаний Релевантные прецеденты Альтернативные прецеденты Выбранный прецедент

Рис. 1.6. Работа с прецедентами в экспертной системе

Работа с прецедентами начинается с выборки из базы знаний всех прецедентов, релевантных задачной ситуации St(t0). По результатам сопоставлений релевантных прецедентов с задачей, из этого набора выбираются те из прецедентов, которые способны продвинуть решение к цели и по результату выбора формируется альтернативный набор прецедентов.      Конфликт      между      альтернативами      разрешается и выбранный (один) прецедент выполняется. Состояние, в котором оказался процесс решения, уточняется (St(ti)) и механизмы экспертной системы запускаются на очередной шаг. Такая работа продолжается до тех пор, пока не будет построено решение задачи.Отметим, что процесс использования ЭС представлен очень обобщённо и только для того, чтобы указать на примеры использования прецедентов в решениях задач.1.2.4. Адаптация задачной ситуацииВ решении задач на базе прецедентов не следует забывать, что субъект  Sbi   является  активной  силой,  которую,  при  необходимости и возможностям, можно использовать для адаптации задачной ситуации к условиям использования имеющихся образцов прецедентов.Если в задачной ситуации нечто отсутствует, что требуется для применения к ситуации известного субъекту прецедента с нужным для Sbi постусловием, а ему по силам это нечто отсутствующее в ситуацию ввести, то изменения рационально осуществить, а затем среагировать по образцу прецедента.Такая практика распространена практически во всех видах деятельности, альтернативой чему является адаптация известного прецедента к новым условиям, существующим в задачной ситуации.

Разумеется, адаптацию к задачной ситуации следует использовать и в тех случаях, когда процесс решения задачи ещё не завершён и когда ещё  не  принято решение о  связывании решаемой задачи с  будущимпрецедентомЕсли в задачной ситуации нечто отсутствует, что может оказать  позитивное воздействие на  построение решения задачи, а субъекту Sbi  по силам это нечто отсутствующее в ситуацию ввести, то следует предположить, что изменения задачной    ситуации    (в    реальности)    будут    произведены, и продолжить построение решения.Другими словами, постановку задачи в определённых пределах, допускаемых возможным и рациональным использованием активной силы  субъекта, можно  изменить,  введя  в  неё  информацию об изменённой задачной ситуации.1.2.5. Оценивание решенияЕсли задача решена, то проделанная работа и её результат представляют определённые ценности. Категория ценности, в её приложении к решённым задачам, проявляет себя в разных измерениях, одним из которых является включение решения задачи в образец прецедента.Если решение задачи оценено в названном плане, то это приводит к необходимости оформления выполненной работы в виде образца прецедента,   например   в   виде   его   логической  модели   типа   (1.2). В   создании  образца  самое  важное  связано  с   формированием  его условной части, кодированием реакции и включением  образца в опыт или его модель.Образец прецедента не создаётся, например, в тех случаях, когда:  решение повторять экономически не оправдано;

  вероятность  ожидаемого   результата   в   повторных   решениях недостаточна;  есть проблемы с квалификацией лиц, вовлечённых в повторное исполнение решения.1.2.6. Формирование метода решенияЕсли задача, решение которой связано с построением нового прецедента, решена, то решение следует представить в форме, рациональной для последующих повторных применений. Наиболее известной из таких форм является метод решения задачи.Метод – искусственное образование (рис. 1.7), в котором принято различать      три      составляющие      (теоретическую,      методическую и практическую), каждая из которых в построениях конкретного метода может быть доведена создателями метода и его рационализаторами доопределённого состояния в текущий момент времени t.Теория (t)Метод (t)Методики            Практика (t)Рис. 1.7. Структура методаНаиболее распространённой формой представления теоретической составляющей метода является его содержательно-эволюционная теория [24], раскрывающая в пошаговой детализации то, что положено в основу метода. В основу метода чаще всего положена определённая совокупность взаимосвязанных подходов, принципов и установок, что можно   интерпретировать   как   «аксиоматику»   теории.   Детализации

вводятся с обоснованиями, часто в формах оправданий, что можно понимать           как    «правила    вывода»    теории    метода.    Разумеется, в          теоретических    описаниях    используется    определённая    система понятий.Методическая составляющая метода чаще всего представляется совокупностью методик, каждая из которых раскрывает динамику действий и операций, которые следует выполнять в реализации метода.Практическая составляющая содержит ответы на вопросы об использовании метода в повторных решениях задачи. В таких ответах содержится информация об условиях, в которых реализуется метод, технологии   действий,   в   том   числе   об   использовании  материалов и инструментов.Метод подготовлен к повторным применениям и в этом плане представляет собой модель соответствующего прецедента.1.2.7. Повторное использование прецедентаЗа повторным использованием прецедента стоит деятельностное образование, которое осуществляется во времени в определённых условиях с использованием активных сил определённого субъекта (индивидуального или составного). Отметим, что, какую функцию или, какие функции выполняет субъект в повторном использовании прецедента, – вопрос вторичный. Главным является то, что в активности, которую проявляет субъект, активно и его сознание.Одной из важнейших составляющих такой активности субъекта является контроль за осуществлением прецедента, а значит контроль за повторным решением той задачи, работа с которой привела к созданию прецедента.Реальность изменчива и существует вероятность того, что во время осуществления прецедента изменения в среде или изменения, которые

можно вносить в прецедент оперативно, превысят допустимую меру. Если такое положение дел наступает, то осуществление прецедента следует прервать и приступить к работе со сложившейся задачной ситуацией.Если    же    изменения,    обнаруженные    субъектом    оперативно в результате контроля, таковы, что их можно отработать оперативно, то субъект производит такие изменения и исполнение прецедента (с учётом модификаций и настроек) продолжается.