Формализация автоматизированного решения синтезированных задач гибких тренажеров
Работа завершает изложение общей денотационной модели гибких автономных тренажѐров для привития интеллектуальных навыков. Рассмотрены основы инвариантной к реализациям денотационной модели автоматизированного решения синтезированных тренировочных задач в произвольной многопроцессной операционной сис...
Збережено в:
| Дата: | 2005 |
|---|---|
| Автор: | |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Russian |
| Опубліковано: |
Інститут кібернетики ім. В.М. Глушкова НАН України
2005
|
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/6431 |
| 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: | Формализация автоматизированного решения синтезированных задач гибких тренажеров / И.И. Верещагин // Комп’ютерні засоби, мережі та системи. — 2005. — № 4. — С. 64-69. — Бібліогр.: 9 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-6431 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
Верещагин, И.И. 2010-03-02T14:51:42Z 2010-03-02T14:51:42Z 2005 Формализация автоматизированного решения синтезированных задач гибких тренажеров / И.И. Верещагин // Комп’ютерні засоби, мережі та системи. — 2005. — № 4. — С. 64-69. — Бібліогр.: 9 назв. — рос. 1817-9908 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/6431 004.923 Работа завершает изложение общей денотационной модели гибких автономных тренажѐров для привития интеллектуальных навыков. Рассмотрены основы инвариантной к реализациям денотационной модели автоматизированного решения синтезированных тренировочных задач в произвольной многопроцессной операционной системе. ru Інститут кібернетики ім. В.М. Глушкова НАН України Формализация автоматизированного решения синтезированных задач гибких тренажеров Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
Формализация автоматизированного решения синтезированных задач гибких тренажеров |
| spellingShingle |
Формализация автоматизированного решения синтезированных задач гибких тренажеров Верещагин, И.И. |
| title_short |
Формализация автоматизированного решения синтезированных задач гибких тренажеров |
| title_full |
Формализация автоматизированного решения синтезированных задач гибких тренажеров |
| title_fullStr |
Формализация автоматизированного решения синтезированных задач гибких тренажеров |
| title_full_unstemmed |
Формализация автоматизированного решения синтезированных задач гибких тренажеров |
| title_sort |
формализация автоматизированного решения синтезированных задач гибких тренажеров |
| author |
Верещагин, И.И. |
| author_facet |
Верещагин, И.И. |
| publishDate |
2005 |
| language |
Russian |
| publisher |
Інститут кібернетики ім. В.М. Глушкова НАН України |
| format |
Article |
| description |
Работа завершает изложение общей денотационной модели гибких автономных тренажѐров для привития интеллектуальных навыков. Рассмотрены основы инвариантной к реализациям денотационной модели автоматизированного решения синтезированных тренировочных задач в произвольной многопроцессной операционной системе.
|
| issn |
1817-9908 |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/6431 |
| citation_txt |
Формализация автоматизированного решения синтезированных задач гибких тренажеров / И.И. Верещагин // Комп’ютерні засоби, мережі та системи. — 2005. — № 4. — С. 64-69. — Бібліогр.: 9 назв. — рос. |
| work_keys_str_mv |
AT vereŝaginii formalizaciâavtomatizirovannogorešeniâsintezirovannyhzadačgibkihtrenažerov |
| first_indexed |
2025-11-25T22:51:36Z |
| last_indexed |
2025-11-25T22:51:36Z |
| _version_ |
1850575012872847360 |
| fulltext |
Комп’ютерні засоби, мережі та системи. 2005, № 4 64
Работа завершает изложение об-
щей денотационной модели гиб-
ких автономных тренажѐров для
привития интеллектуальных на-
выков. Рассмотрены основы ин-
вариантной к реализациям дено-
тационной модели автоматизи-
рованного решения синтезирован-
ных тренировочных задач в про-
извольной многопроцессной опе-
рационной системе.
И.И. Верещагин, 2005
УДК 004.923
И.И. ВЕРЕЩАГИН
ФОРМАЛИЗАЦИЯ
АВТОМАТИЗИРОВАННОГО
РЕШЕНИЯ СИНТЕЗИРОВАННЫХ
ЗАДАЧ ГИБКИХ ТРЕНАЖЁРОВ
Актуальность и новизна научно-технической
задачи разработки прикладной модели гиб-
ких, т.е. перепрограммируемых тренажѐров
обусловлена отсутствием в настоящее время
систематического подхода к созданию уни-
версальных автоматизированных систем для
привития специалистам интеллектуальных
навыков [1, 2]. Установлено, что инвариант-
ная к реализациям прикладная денотацион-
ная модель автономных гибких тренажѐров
такого рода раскладывается на две части:
модель автоматизированного синтеза собст-
венно тренировочных задач и модель их ре-
шения в произвольной операционной систе-
ме на персональном компьютере [3]. Основы
денотационной модели синтеза самих трена-
жей были рассмотрены в [4]. В данной ра-
боте излагаются основополагающие принци-
пы второй части общей денотационной мо-
дели, которая формализована посредством
языка VDM-SL Венского метода разработки
систем [5 7].
Напомним, что тренировочная задача син-
тезируется в гипотетической системе визу-
альной разработки, функционирование кото-
рой формализует первая часть общей дено-
тационной модели [4]. Такая система визу-
ального создания тренажей по сути предос-
тавляет разработчикам наглядный, интуи-
тивно понятный язык, содержательная се-
мантика которого вынуждает их подходить к
задаче с позиций трѐх сущностей: режиссѐр
(исполнитель тренировочного плана), стажер
(тренируемый на предмет интеллектуальных
навыков) и учитель“за кадром”, который со-
ФОРМАЛИЗАЦИЯ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО РЕШЕНИЯ СИНТЕЗИРОВАННЫХ ЗАДАЧ ГИБКИХ …
Комп’ютерні засоби, мережі та системи. 2005, № 4 65
ветует, приказывает, выдаѐт и проверяет задания. В ходе последующего автома-
тизированного решения тренировочной задачи перечисленным сущностям отве-
чают одноимѐнные потоки вычисления, интерпретирующие команду за коман-
дой (каждый поток по своему), один и тот же текст плана тренировки, кото-
рый служил заключительным этапом визуального синтеза тренажа. Хотя в дей-
ствительности тренировочные задачи должны быть реализованы в терминах
распределѐнных, конкурирующих, т. е. параллельных потоков (процессов), опи-
сываемая подсистема гибкого тренажѐра смоделирована аппликативно (функ-
ционально), как потенциально недетерминированная система (в этом смысле
придерживаемся подхода Бьѐрнера к формальному специфицированию систем
распределѐнного типа) [8]. При императивном (алгоритмическом) подходе вы-
шеуказанный поток, в свою очередь, распадается на пару потоков, в которой
первый читает команду плана тренировки и передаѐт, если требуется, сообщение
второму потоку по поводу еѐ дальнейшей обработки. С другой стороны, в моде-
ли применяется терминология и обозначения, принятые Венской школой [9], а
также еѐ сторонниками и последователями, в частности Ирландской школой
VDM [5], при формализации семантики языков программирования.
Как выяснилось, все три потока тренировочной задачи укладываются в до-
вольно абстрактную схему единого потока вычисления, позволяющую исследо-
вать формальными средствами специфические и существенные аспекты созда-
ния гибких автономных тренажѐров. Рассмотрим эту схему вычисления. Ниже
представлены в упрощѐнном виде главные предложения абстрактного синтакси-
са плана тренировки (ПланТр):
ПланТр = Команда (1)
Команда = СписКмнд БазСцена Акт Действие Антракт (2)
СписКмнд = Команда* (3)
Поток = Команда НазвЦикл
+ СфаИзобр
+
НачУрЗнан
+
ном_цкл:Nat0 (4)
Предложениям (1) – (4) абстрактного синтаксиса тренировочного плана со-
ответствуют следующие основные рекурсивные семантические функции, интер-
претирующие все циклы тренажа (НазвЦикл
+
) тренировочной задачи (префикс
М в названии семантических функций – от англ. meaning “смысл”):
МПоток : Поток ИнфСрд СтатСрд ДинСрд,
МПотокmk - Поток(_ком, , _ном_цкл) (_и_с) (_с_с)
let дин_срд = mk - ДинСрд(, _ном_цкл),
рез_цкл = mk - МКоманда_ком (_и_с) (_с_с) (дин_срд),
нов_цкл_ = нов_цкл(рез_цкл)
in if нов_цкл_ = 0 then рез_цкл
else МПоток(_ком, , нов_цкл_) (_и_с) (_с_с) (5)
И.И. ВЕРЕЩАГИН
Комп’ютерні засоби, мережі та системи. 2005, № 4 66
МКоманда : Команда ИнфСрд СтатСрд ДинСрд ДинСрд
МКомандаmk - СписКмнд(_ком) (_и_с) (_с_с) (_д_с)
let рез_ком = МКомандаhd _ком (_и_с) (_с_с) (_д_с)
in if len _ком = 1 then рез_ком
else МКомандаmk - СписКмнд(tl _ком) (_и_с) (_с_с) (рез_ком) (6)
В связи с содержанием семантических функций (5) и (6) напомним, что цик-
лом тренажа называется решение тренировочной задачи по одному и тому же
плану тренировки, причѐм в каждом таком цикле стажѐр решает задание одного
типа, но, как правило, в более сложных условиях, скажем, при более жѐстких
строках, определяемых командами “антракт”:
(ИСЭтапы ИнфСрд)
запр_акт : ИмАкта m НазвЦикл m BOOL
запр_дей : ИмДейств m НазвЦикл m BOOL
антракты : ИмАнтр m НазвЦикл m Длит (7)
Изображающее пространство тренажа складывается из сфер изображения
(СфаИзобр
+
), и для режиссѐра, реализующего план тренировки, стажѐра и учи-
теля “за кадром” закрепляется своя, отдельная сфера. В каждой сфере представ-
лена сцена (БазСцена), состоящая из картины (фона) с размещѐнными в ней де-
талями картины (МДетал), например, персонажами и реквизитом (под персона-
жем понимается деталь картины, наделѐнная качествами человека). Например, в
сфере режиссѐра может быть отображѐн интерьер кабинета директора предпри-
ятия (mk–БазСцена). В такой обстановке тренируемый имеет возможность по-
местить курсор на рисунок рабочей папки, и на экране возникнет еѐ содержимое:
(АктОбл m Метод) (Знание m Обл СфаИзобр),
а может “нажать” мышью кнопку звонка и в кабинет войдѐт секретарь:
(АктОбл m mkДинСцена_им) (Метод
+
m Обл).
В сфере изображения стажѐра, вероятно, в это время будет находиться сцена
с инструментами (деталями картины), позволяющими перемещаться по базовым
сценам и возбуждать сцены динамические (mkДинСцена). Тогда в сфере изо-
бражения учителя может быть представлена сцена с элементами взаимодействия
с гипертекстовой подсистемой информационной среды (ИнфСрд), и эти элемен-
ты будут выступать в качестве деталей картины в такой базовой сцене. В итоге,
вышеизложенное поддерживается приведенными ниже элементами статической
среды (СтатСрд) и среды информационной, в которую погружены потоки вычис-
ления тренировочной задачи:
ССДтСц = (ИмДетал ИмБазСцен) m
(Метод - set обл : НазвАктОбл m Метод) (8)
ССБзСц = ИмБазСцен m ИмДетал - set (9)
ФОРМАЛИЗАЦИЯ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО РЕШЕНИЯ СИНТЕЗИРОВАННЫХ ЗАДАЧ ГИБКИХ …
Комп’ютерні засоби, мережі та системи. 2005, № 4 67
ССДинСц = ИмДинСцен m Метод
+
(10)
ИСДтСц = (ИмДетал ИмБазСцен) m
НазвЦикл m НазвАктОбл m АктОбл (11)
ИСЗн = ИмДетал m НазвЦикл m
НазвУрЗнан m Знание (12)
ИСВыВвод = ИмДетал m НазвЦикл m вы : Обл вв : Обл (13)
ИСВншВид = ИмДетал m НазвЦикл m Лицо
ИмБазСцен m НазвЦикл m Картина (14)
СтатСрд = ССДтСц ССБзСц ССДинСц (15)
ИнфСрд = ИСЭтапы ИСДтСц ИСЗн ИСВыВвод
ИСВншВид (16)
Связь между всеми семантическими функциями осуществляется через так
называемую динамическую среду (ДинСрд), объект которой создаѐтся в функ-
ции МПоток (см. (5)). Динамическая среда наряду с обеспечением связи функ-
ций служит также для моделирования операций ввода и вывода на экран персо-
нального компьютера:
ДинСрд = нов_цкл : Nat0 выв_карт : Картина m Обл
выв_дет : Лицо m Обл интрф : АктОбл m Метод
вы : Вопр m Обл вв : Обл m Отв (17)
Базовые сцены интерпретируются следующей семантической функцией:
МКомандаmk-БазСцена(_им) (_и_с) (_с_с) (_д_с)
let нов_рез = разрушСцену(_д_с),
карт = вывКартин(_и_с, нов_рез, _им),
дет = вывДеталКартин(_и_с, _с_с, нов_рез, _им),
а_обл = создАктОбл(_и_с, _с_с, нов_рез, _им)
in (нов_рез, выв_карт ↦ карт, выв_дет ↦ дет, интрф ↦ а_обл) (18)
Следует отметить, что структуры информационной и статистической среды
потоков вычисления обеспечивают полиморфизм на трѐх уровнях: уровень де-
талей картин, уровень сцен и уровень плана тренировки. Структурный поли-
морфизм позволяет относительно легко модифицировать задания от цикла к
циклу в пределах задачи, а также переходить к другой предметной области, ис-
пользуя наработки из иных областей. Например, детали картин, как правило,
имеют “лицо” (внешний вид на экране) и знания в виде поименованных единиц
текста (12), (14). Тогда персонаж с именем “Главный бухгалтер” будет иметь в
каждом цикле тренажа (НазвЦикл) другое лицо. В каждом цикле тренажа можно
автоматически менять также и его знания. Более того, в течение одного цикла
уровнем знания (НазвУрЗнан) можно автоматически варьировать указанием до-
полнительных меток текста (см. (12)).
И.И. ВЕРЕЩАГИН
Комп’ютерні засоби, мережі та системи. 2005, № 4 68
План тренировки разбит на именованные периоды времени, называемые ак-
тами. Каждый акт, в свою очередь, разделяется на именованные секции, которые
называются действиями (см. (2)). С актами и действиями связаны переключатели
– включить в план тренировки и исключить из плана (см. (7)). Следовательно,
все циклы тренажа выполняются по одному и тому же плану тренировки, но при
разных значениях переключателей для актов и действий. Разумеется, что лица
деталей картин и внешний вид самих картин (см. (14)), а также знания их персо-
нажей и реквизита (см. (12)), как следует из вышеизложенного, тоже подлежат
модификации и изменению.
На заключительном этапе цикла тренажа стажѐр выполняет контрольное за-
дание, состоящее из ряда вопросов, ответы на которые характеризуют навык
тренируемого принимать решения в сложных жизненных ситуациях заданно-
го типа. На этом этапе поток вычисления учителя отображает базовую сцену
(см. (18)) с деталями картины, обеспечивающими вывод на экран вопросов и
ввод стажѐром ответов на них (см.(13)), что формально можно записать таким
образом:
(АктОбл m Метод) (Вопр m Обл СфаИзобр)
(АктОбл m Метод) (Обл СфаИзобр m Отв)
Поскольку вопросы автоматизации оценки принимаемых решений выходят
за рамки рассматриваемой модели, тезисно обозначим нашу позицию по данной
проблеме. Функция рассматриваемой архитектуры гибких тренажѐров, в основ-
ном, заключается в генерировании (на основе тренировочных планов и знаний)
виртуальных ситуаций, типичных для различных уровней оперативного управ-
ления социальными объектами и системами. Такие реальности диктуют поста-
новку учебных вопросов качественного, количественного и качественно-
количественного характера, соединѐнных в единое целое. В этом и заключается
главное препятствие на пути создания сугубо автоматических оценивающих
процедур. Формально ответ О стажѐра на ряд связанных вопросов можно пред-
ставить в виде списка [o1, , oi, , on], где oioi -set. Поскольку в данном слу-
чае практически нереально создать всѐ множество ответов, решение тренируе-
мого сравнивается с шаблоном (образцом) Ш = [ш1, ,шi, , шn]. При достиг-
нутом к настоящему времени уровне формализации любая попытка “втиснуть”
оценку абстрактной разности О – Ш в “прокрустово ложе” формализации
приведѐт к двум главным негативным последствиям – чрезмерным затратам тру-
да на формализацию и кодирование и к утрате процедурой оценки универсаль-
ности. Следовательно, усилия разработчиков и программистов должны быть со-
средоточены на аспекте оказания помощи педагогу при анализе им решений
тренируемых, а также на оказании помощи тренируемым при самооценке ими
собственных решений – когда тренировочные задачи используются в самостоя-
тельной работе. Оценочные процедуры должны только сигнализировать о про-
махах и о “больших” расхождениях oi – шi по каждому ответу из списка О,
составляющего решение стажѐра.
ФОРМАЛИЗАЦИЯ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО РЕШЕНИЯ СИНТЕЗИРОВАННЫХ ЗАДАЧ ГИБКИХ …
Комп’ютерні засоби, мережі та системи. 2005, № 4 69
Основные выводы:
1. Подсистема визуального создания тренажей вынуждает разработчиков
подходить к задаче с позиций трѐх сущностей: режиссѐр (исполнитель трениро-
вочного плана), стажѐр (тренируемый на предмет интеллектуальных навыков) и
учитель “за кадром”. В ходе последующего автоматизированного решения тре-
нировочной задачи данным сущностям отвечают одноимѐнные потоки вычисле-
ния, интерпретирующие один и тот же текст плана тренировки.
2. Все три потока вычисления тренировочной задачи укладываются в абст-
рактную схему единого потока вычисления, позволяющую исследовать фор-
мальными средствами специфические и существенные аспекты создания гибких
автономных тренажѐров.
3. Подсистема автоматизированного решения тренировочных задач может
быть смоделирована аппликативно, как потенциально недетерминированная сис-
тема, наряду с описанием в терминах распределѐнных, конкурирующих потоков
(процессов).
4. Рассмотрены основы инвариантной к реализациям денотационной модели
автоматизированного решения синтезированных задач гибких тренажѐров в про-
извольной операционной системе.
5. Достигнутый к настоящему времени уровень формализации в общем не
позволяет использовать в гибких тренажѐрах сугубо автоматические процедуры
для оценки решений тренируемых. При типичном применении гибких тренажѐ-
ров обозначенной архитектуры оценочные процедуры должны лишь сигнализи-
ровать о промахах и недопустимых расхождениях с образцами по каждому отве-
ту из списка, составляющего решение тренируемого.
1. Верещагін І.І., Динисовець В.Д. Принципи архітектури гнучких тренажерів для вищих
ланок управління // УкрІНТЕІ. – 2002. – № 1/2. – С. 10–13.
2. Верещагин И.И. Организация анимационных фильмов в гибких тренажѐрах // Комп’ю-
терні засоби, мережі та системи. – 2003. – № 2. – С. 158–163.
3. Верещагин И.И., Тарасов В.А. Денотационная модель гибких тренажѐров для автомати-
зированного синтеза тренировочных задач // Intern. Conf. TAAPSD’2004: Спец. вип.
вісн. Київ. ун-ту. – 2004. – С. 257–260.
4. Верещагин И.И. Автоматизированный синтез тренировочных задач в гибких
тренажѐрах // Комп’ютерні засоби, мережі та системи. – 2004. – № 3.– С.158–163.
5. Butterfield Andrew. The VDM Reference. – University of Dublin; Trinity College,
1999. – 174 p.
6. RAISE Language Group. The RAISE Specification Language: BCS Practitioner Series,
1992. – 397 p.
7. Петренко А.К. Венский метод разработки программ. Неформальное введение
// Программирование. – 1991. – № 6. – С. 3–23.
8. Бьѐрнер Д. Формальное специфицирование как экспериментальная наука // Программирова-
ние. – 1991. – № 6. – С. 24 – 43.
9. Jones C.B., Shaw R.C.F.. Case Studies in Systematic Software Development. 1986. –
xvi + 392 p.
Получено 20.08.2005
|