Исследование принципов создания обучающих компьютерных систем на основе эффекта молекулярной памяти и специальных экспертных систем

Рассмотрены принципы построения обучающих систем на базе персонального компьютера с использованием эффекта молекулярной памяти – способности молекулярных структур сохранять информацию в виде образов. Важная особенность обучающих систем − использование подсистем, использующих знания....

Повний опис

Збережено в:
Бібліографічні деталі
Дата:2004
Автор: Ходаковский, Н.И.
Формат: Стаття
Мова:Російська
Опубліковано: Інститут кібернетики ім. В.М. Глушкова НАН України 2004
Онлайн доступ:https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/6413
Теги: Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Цитувати:Исследование принципов создания обучающих компьютерных систем на основе эффекта молекулярной памяти и специальных экспертных систем / Н.И. Ходаковский // Комп’ютерні засоби, мережі та системи. — 2004. — № 3. — С. 111-116. — Бібліогр.: 9 назв. — рос.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
_version_ 1859789892155867136
author Ходаковский, Н.И.
author_facet Ходаковский, Н.И.
citation_txt Исследование принципов создания обучающих компьютерных систем на основе эффекта молекулярной памяти и специальных экспертных систем / Н.И. Ходаковский // Комп’ютерні засоби, мережі та системи. — 2004. — № 3. — С. 111-116. — Бібліогр.: 9 назв. — рос.
collection DSpace DC
description Рассмотрены принципы построения обучающих систем на базе персонального компьютера с использованием эффекта молекулярной памяти – способности молекулярных структур сохранять информацию в виде образов. Важная особенность обучающих систем − использование подсистем, использующих знания.
first_indexed 2025-12-02T11:19:05Z
format Article
fulltext Комп’ютерні засоби, мережі та системи. 2004, № 3 111 Рассмотрены принципы построе- ния обучающих систем на базе персонального компьютера с ис- пользованием эффекта молеку- лярной памяти – способности мо- лекулярных структур сохранять информацию в виде образов. Важ- ная особенность обучающих сис- тем − использование подсистем, использующих знания.  Н.И. Ходаковский, 2004 ÓÄÊ 681.3 Í.È. ÕÎÄÀÊÎÂÑÊÈÉ ÈÑÑËÅÄÎÂÀÍÈÅ ÏÐÈÍÖÈÏΠÑÎÇÄÀÍÈß ÎÁÓ×ÀÞÙÈÕ ÊÎÌÏÜÞÒÅÐÍÛÕ ÑÈÑÒÅÌ ÍÀ ÎÑÍÎÂÅ ÝÔÔÅÊÒÀ ÌÎËÅÊÓËßÐÍÎÉ ÏÀÌßÒÈ È ÑÏÅÖÈÀËÜÍÛÕ ÝÊÑÏÅÐÒÍÛÕ ÑÈÑÒÅÌ Скорость вхождения современного человека в разрастающуюся структуру информацион- ного общества выдвигает свои требования к подготовке специалистов для различных об- ластей деятельности человека, что, в свою очередь, ставит новые острые проблемы пе- ред педагогическими кадрами, которые за- частую превосходят возможности последних. Объективный характер такого явления со- стоит в том, что лавинное поступление ин- формации в сфере производственных, твор- ческих и других общественных отношений современного человека значительно опере- жает появление необходимых учебников и методик обучения. В процессе исследования закономерностей функционирования молекулярной памяти, как в реальных устройствах, так и в биосис- темах, удалось обнаружить ряд особеннос- тей, свойственных указанной памяти, кото- рые могут быть эффективно использованы в системах обучения, а также в разработках аппаратной поддержки активизации творче- ской деятельности исследователей, связан- ных с созданием автоматизированных систем научных исследований, содержащих базы знаний в виде электронной книги, представ- ляющей собой структуру иерархических вложенных меню. Н.И. ХОДАКОВСКИЙ Комп’ютерні засоби, мережі та системи. 2004, № 3 112 Современный уровень исследований по молекулярной электронике позволя- ет очень эффективно получать и анализировать результаты [1], связанные с изу- чением механизмов обработки и хранения информации на молекулярном уров- не, включая сложные иерархические структуры биосистем, использующие ассо- циативные и голографические методы обработки информации [2]. Указанные системы обучения лишены соответствующих стереотипов и тра- диционных психологических перегрузок, поскольку программа обучения со- ставляется самим обучаемым в процессе обучения, который осуществляется эта- пами по нарастающей сложности с использованием принципов обучения − игры. Использование метода обучения на основе эффекта молекулярной памяти требует соответствующей подготовки информации для процессов обучения. Процессы подготовки страниц информации для обучения должны производить- ся с учетом минимального доступа, как при самом процессе обучения, так и при пользовании приобретенными знаниями после обучения. При этом необходимо относиться к знаниям, как к информации, которая может измеряться количест- вом открываний символов при поиске в базе знаний для нахождения необходи- мой информации. Оптимальным можно считать режим, когда количество ука- занных открываний будет минимальным. В связи с этим, знания должны быть реализованы в виде диалогового доступа к информации по обобщенным симво- лам в виде системы названий записей базы данных с соответствующей ее струк- туризацией на иерархические подуровни, представленные в качестве вложенных меню [3]. При этом, когда каждый элемент базы данных имеет свое название, то система управления такой базой данных будет представлена с максимальным беспорядком, и, соответственно почти недоступной для восприятия ее обучае- мым. И, напротив, когда база данных разбита на классы, отделы, группы и т.д., то можно добиться максимального уровня упорядоченности знаний, и, соответ- ственно, максимального усвоения информации обучаемым. Рынок компьютерных продуктов в виде различных программ, начиная с компакт-дисков в помощь абитуриенту и заканчивая пространными СD-спра- вочниками по разным направлениям знаний постоянно находится в совершенст- вовании. Один из таких продуктов − мультимедийная система образования, по- строенная на основе значительного количества программ и разработанная фир- мой «Квазар-Микро» совместно с фирмой «Desktop Systems». Необходимо от- дать должное разработчикам указанной системы образования, в которой все раз- делы озвучены, анимированы, а база данных интерактивна, и что, не маловажно, что использованы игровые принципы для диалога с пользователем. Однако, ука- занная система, − в значительной степени хороший справочник, позволяющий закрепить уже полученные знания, а не система обучения. Различные подходы к использованию приложений указанного метода обу- чения на основе эффекта молекулярной памяти были реализованы в частичных и довольно фрагментальных его проявлениях, которые получили названия мето- дов обучения, например, метод 25 кадра фирмы INTELL, метод Лозанова, метод ИССЛЕДОВАНИЕ ПРИНЦИПОВ СОЗДАНИЯ ОБУЧАЮЩИХ КОМПЬЮТЕРНЫХ … Комп’ютерні засоби, мережі та системи. 2004, № 3 113 Щетинина, метод "Denis-school", метод включения биокомпьютерной памяти Бронникова, метод полиэкранной технологии обучения фирмы "INTALKS". Основа метода с использованием эффекта молекулярной памяти − усвоение информации отдельными образами, при котором вводимый блок информации должен быть законченным смысловым фрагментом с размерами стандартной страницы ( например, формата А4), что позволяет формировать специфический видеообраз с возможностью увеличить производительность процесса запоми- нания информации в 3-5 раз по сравнению с обычной книжной информацией. Информация в предлагаемом методе должна быть подготовлена для приема в виде идентичных порций (принцип простого доступа к информации) с ас- социаитивными признаками, являющимися метками для извлечения инфор- мации с разделов, где хранится информация. Видеоинформация определенного объема знаний (курса, предмета) должна быть в простой форме сосредоточена на установленных форматах для усвоения на основе голографического метода информации. Суть указанного метода за- ключается в свойстве зрительного пигмента глаза человека − родопсина выпол- нять роль молекулярного носителя памяти, способного производить запомина- ние информации в виде образов или страниц с информацией [4]. При исследовании закономерностей функционирования молекулярной па- мяти, а также в разработках аппаратной и программной поддержки действий оператора, удалось показать эффективность рассматриваемых в работе обучаю- щих систем, например, в условиях летных и диспетчерских тренажеров [5]. Большие, а в ряде случаев, и уникальные возможности компьютерных средств в обучении позволяют в довольно полной форме реализовать формы общения обучаемого с таким универсальным учителем как компьютерная про- грамма, разработанная совместно опытным педагогом, психологом и инженером по знаниям. При этом, необходимо отметить, что в данном случае рассматрива- ется не просто опытный педагог, а преподаватель-наставник, который, особенно, при подготовке операторов сложных систем, выступает в роли учителя – на- ставника на рабочем месте оператора и подающего учебный материал в режиме прямого диалога. Сначала на тренажерских комплексах, а затем и при стажировке в реальной пилотской кабине или диспетчерском пункте, такой учитель способен передать свои высокопрофессиональные навыки − как теоретические положения, так и практические инструкции и советы [3]. Очень важно разделять два типа обучения, как это хорошо видно из практи- ки операторской деятельности сложных систем. Первый тип – это усвоение знаний в полном объеме требуемой подготовки данного специалиста, не поз- воляющий интерпретировать то, или иное положение или инструкцию, что может привести к критическим ситуациям, а зачастую и к катастрофическим последствиям. Н.И. ХОДАКОВСКИЙ Комп’ютерні засоби, мережі та системи. 2004, № 3 114 Второй тип – это регулярные профессиональные тренинги, где отрабатыва- ются действия операторов сложной техники при нестандартных ситуациях. Ес- тественно, значительный успех при втором типе обучения напрямую зависит от базового обучения, получаемого при вышеописанном первом типе. При разра- ботке компьютерных программ обучения высшей оценкой отмечаются те про- граммы, в которых компьютер не оставляет без ответа ни один вопрос обучае- мого. Также очень важно, чтобы компьютерная программа максимально пони- мала вопросы обучаемого, т. е. учебный материал должен быть структурирован и классифицирован таким образом, чтобы обучаемый не тратил дополнительное время на поиск, тех или иных, положений при усвоении материала во время обучении по первому типу [6]. Вопрос разработки требуемой адекватной архитектуры пользовательского интерфейса является критическим моментом, поскольку интерфейсы, опери- рующие информацией в виде изображений и схем, должны поддерживать ряд подсистем. Среди этих подсистем необходимо выделить, как подсистему интел- лектуального ввода данных при приеме с высокой скоростью изображений, так и подсистему эффективного представления и хранения образов с целью сокра- щения объема исходных двумерных данных путем специфического кодирования при гибком обращении с данными различных баз данных и знаний. Также важ- ны подсистема интеллектуального вывода данных при восстановлении образов после обработки сжатых данных и подсистема управления различными функ- циями интерфейса с применением языков высокого уровня. Специфика обучающих систем отражается в структуре соответствующего интерфейса, который содержит: - диалоговый процессор для поддержки процессов восприятия, обработки и понимания системой входного сообщения пользователя; - блок обращения к базе знаний и решающему устройству; - блок для подготовки ответа компьютера; - блок доступа к специальной базе знаний для решения дидактических задач с использованием семантической сети психолого-педагогической базы знаний, позволяющей принимать решения о выборе необходимой обучающей задачи. C увеличением интеллектуальных возможностей обучающих компьютерных систем путем использования, как вышеперечисленных подсистем, так и ряда других подсистем, можно вводить такие дополнительные блоки в интерфейс обучающих систем, как: блок с моделью обучаемого, блок стратегии и истории обучения, блок иерархии учебных целей, блок методов обучения. В процессе обучения с помощью компьютерных систем очень важный момент − использование экспертных систем (ЭС), особенно при ІІ типе обуче- ния на тренингах [7]. Использование ЭС может быть реализовано с использова- нием трех этапов: этап обсуждения действий обучаемого путем анализа возмож- ности перехода от одной задачной структуры к другой; этап обсуждения плана решения задачи; этап анализа стратегии поиска решения задачи. Интересный момент в процессе принятия решений обучаемым в условиях тренингов − своеобразное взаимодействие экспертных систем. С одной стороны ИССЛЕДОВАНИЕ ПРИНЦИПОВ СОЗДАНИЯ ОБУЧАЮЩИХ КОМПЬЮТЕРНЫХ … Комп’ютерні засоби, мережі та системи. 2004, № 3 115 ЭС – заложенная в системе обработки информации самого человека, а с другой стороны ЭС – созданная разработчиками компьютерной обучающей системы. Легко видеть, что эффективность работы обеих ЭС во многом зависит от глубины уровня обучения по І типу обучения. При этом, недостаточность обу- чения может сработать на этапе, когда обучаемый приступает к решению зада- чи, не построив ее полной задачной структуры, или, другими словами, не опре- делив хода решения задачи из-за отсутствия необходимой информации, полу- чаемой по І типу обучения. Останавливаясь на І типе обучения необходимо отметить ряд требований, позволяющих значительно повысить результативность процессов обучения: - необходимо, чтобы учащийся давал краткий, но полный ответ; - при вводе нового термина необходимо обеспечить его понимание обучаемым; - ввод новых терминов должен быть ограниченным − до 5% новых слов от всех слов вводимого текста; - без необходимости не перегружать текст сложно-подчиненными предло- жениями с большим числом придаточных предложений; - использовать преимущественно глаголы в активной и в утвердительной формах; - длина предложений не должна превышать 8-15 слов; - при построении текстового материала, фразы должны быть разного объема в целях избежания монотонности изложения; - избегать по возможности абстрактных выражений за счет ввода конкрет- ных предложений; - вести разговор с обучаемым во втором лице; - иллюстрировать излагаемый учебный материал примерами из жизни. Можно выделить как важное звено в обучении с использованием компьютерных программных систем, рефлексивный уровень воспроизведения учебной деятельности, когда обучающий вводит обучаемых в ход своего рассуждения, раскрывает и объясняет свои решения путем обоснований необходимых приемов на пути к решению задачи [8]. Важность указанного подхода заключается в том, что обучаемый как бы получает возможность посмотреть на ход решения задачи глазами преподавателя. При построении обучающих систем необходимо избегать постановки сразу нескольких вопросов, а также избегать вопросов, допускающих множество ответов. Очень существенно при І типе обучения не формировать вопросов, тре- бующих развернутых ответов. При этом важно подавать в одном сообщении только те сведения, которые описывают главную смысловую нагрузку сообщения. Процессы обучения с использованием компьютерных систем должны быть так организованы, чтобы явно способствовали повышению удовлетворительно- сти, как самой системой, так и активизировали познавательную деятельность обучаемого. Для получения высокой эффективности при разработке обучающих систем на основе эффекта молекулярной памяти и специальных экспертных систем не- обходимо использовать, как вышеописано, весь богатый арсенал современных Н.И. ХОДАКОВСКИЙ Комп’ютерні засоби, мережі та системи. 2004, № 3 116 методов обучения, который зачастую, за исключением элитных учебных заведе- ний, является невостребованным [9]. 1. Ходаковский Н.И. Этапы развития технологических подходов к созданию молекуляр- ной элементной базы для вычислительной техники // Засоби комп’ютерної техніки з віртуальними функціями і нові інформаційні технології. − К.: Ін-т кіберники ім. В.М. Глушкова НАН України, 2002. − 1. − С.4 − 9. 2. Ходаковский Н.И. Использование молекулярной памяти для сверхплотной записи информации в запоминающих устройствах вычислительной техники // Нові комп’ютерні засоби, обчислювальні машини та мережі. − К.: Ін-т кіберники ім. В.М. Глушкова НАН України, 2001.− 1.− С.36 − 41. 3. Кучеров О.П., М.І.Ходаковський. Розробка оболонки експертної системи для створення електронної книги // Нові комп’ютерні засоби, обчислювальні машини та мережі. − К.: Ін-т кіберники ім. В.М. Глушкова НАН України, 2001.− 2.− С.4 − 11. 4. Optical memory effect of bacteriorhodopsin under on electric field // Jap. J. Appl. Phys. Pt. 1. − 1995.− 34, N7. − P. 3798 − 3802. 5. Ходаковский Н.И., Кравченко В.П., Шут Н.И. Разработка обучающей компьютерной системы на основе использования эффекта молекулярной памяти // Междунар. науч.- практич. конф.“Современные информационные технологии в управлении и профессио- нальной подготовке операторов сложных систем”.− 17 грудня 2003. − Кіровоград: Дер- жавна льотна академія України. − 2003. − С. 89 − 90. 6. Кургаев А.Ф. Анализ моделей представления знаний // Нові комп’ютерні засоби, обчис- лювальні машини та мережі. − К.: Ін-т кібернетики ім. В.М. Глушкова НАН України, 2001.− 1. − С.129 − 135. 7. Collis B. Networking and distance learning for teachers: a classification of possibilitics // J. Of Inform. Technol. for Teacher Educat. − 1995. − 4, N 2. − P.117 − 136. 8. Lynn E. Devie and Robin Inskip Fantasy and structure in computer mediated courses // J of Distance Educat. − 1992. − 7, N 2. − P.31 − 50. 9. Мокеев Ю.Г., Копнов М.А., Новак И.В., Ходаковский Н.И. Базовый алгоритм деятельно- сти технопарка” Киевская политехника” − Технопарк − просвещение − экология // Рідна природа. − 2003. − № 2. − С.55 − 60. Получено 01.03.2004
id nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-6413
institution Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
issn 1817-9908
language Russian
last_indexed 2025-12-02T11:19:05Z
publishDate 2004
publisher Інститут кібернетики ім. В.М. Глушкова НАН України
record_format dspace
spelling Ходаковский, Н.И.
2010-03-02T11:59:35Z
2010-03-02T11:59:35Z
2004
Исследование принципов создания обучающих компьютерных систем на основе эффекта молекулярной памяти и специальных экспертных систем / Н.И. Ходаковский // Комп’ютерні засоби, мережі та системи. — 2004. — № 3. — С. 111-116. — Бібліогр.: 9 назв. — рос.
1817-9908
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/6413
681.3
Рассмотрены принципы построения обучающих систем на базе персонального компьютера с использованием эффекта молекулярной памяти – способности молекулярных структур сохранять информацию в виде образов. Важная особенность обучающих систем − использование подсистем, использующих знания.
ru
Інститут кібернетики ім. В.М. Глушкова НАН України
Исследование принципов создания обучающих компьютерных систем на основе эффекта молекулярной памяти и специальных экспертных систем
Article
published earlier
spellingShingle Исследование принципов создания обучающих компьютерных систем на основе эффекта молекулярной памяти и специальных экспертных систем
Ходаковский, Н.И.
title Исследование принципов создания обучающих компьютерных систем на основе эффекта молекулярной памяти и специальных экспертных систем
title_full Исследование принципов создания обучающих компьютерных систем на основе эффекта молекулярной памяти и специальных экспертных систем
title_fullStr Исследование принципов создания обучающих компьютерных систем на основе эффекта молекулярной памяти и специальных экспертных систем
title_full_unstemmed Исследование принципов создания обучающих компьютерных систем на основе эффекта молекулярной памяти и специальных экспертных систем
title_short Исследование принципов создания обучающих компьютерных систем на основе эффекта молекулярной памяти и специальных экспертных систем
title_sort исследование принципов создания обучающих компьютерных систем на основе эффекта молекулярной памяти и специальных экспертных систем
url https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/6413
work_keys_str_mv AT hodakovskiini issledovanieprincipovsozdaniâobučaûŝihkompʹûternyhsistemnaosnoveéffektamolekulârnoipamâtiispecialʹnyhékspertnyhsistem