Розробка навчальних комп’ютерних комплексів з використанням принципів когнітивної підтримки в умовах функціонування молекулярної розподіленої пам’яті людини
Розглянуті етапи розробки навчальних комп’ютерних комплексів з використанням принципів когнітивної підтримки та властивостей молекулярної розподіленої пам’яті людини. Показано, що в людини існує своєрідна експертна система обробки інформації із використанням певних правил структуризації відеоінформа...
Збережено в:
| Дата: | 2005 |
|---|---|
| Автор: | |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Українська |
| Опубліковано: |
Інститут кібернетики ім. В.М. Глушкова НАН України
2005
|
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/6438 |
| 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: | Розробка навчальних комп’ютерних комплексів з використанням принципів когнітивної підтримки в умовах функціонування молекулярної розподіленої пам’яті людини / М.І. Ходаковський // Комп’ютерні засоби, мережі та системи. — 2005. — № 4. — С. 117-122. — Бібліогр.: 13 назв. — укр. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859761956762681344 |
|---|---|
| author | Ходаковський, М.І. |
| author_facet | Ходаковський, М.І. |
| citation_txt | Розробка навчальних комп’ютерних комплексів з використанням принципів когнітивної підтримки в умовах функціонування молекулярної розподіленої пам’яті людини / М.І. Ходаковський // Комп’ютерні засоби, мережі та системи. — 2005. — № 4. — С. 117-122. — Бібліогр.: 13 назв. — укр. |
| collection | DSpace DC |
| description | Розглянуті етапи розробки навчальних комп’ютерних комплексів з використанням принципів когнітивної підтримки та властивостей молекулярної розподіленої пам’яті людини. Показано, що в людини існує своєрідна експертна система обробки інформації із використанням певних правил структуризації відеоінформації, що може бути використано при розробці у складі навчаючих комп’ютерних комплексів автоматизованих місць.
|
| first_indexed | 2025-12-02T03:59:34Z |
| format | Article |
| fulltext |
Комп’ютерні засоби, мережі та системи. 2005, № 4 117
Розглянуті етапи розробки нав-
чальних комп’ютерних комплексів
з використанням принципів когні-
тивної підтримки та властивос-
тей молекулярної розподіленої па-
м’яті людини. Показано, що в
людини існує своєрідна експертна
система обробки інформації із
використанням певних правил
структуризації відеоінформації,
що може бути використано при
розробці у складі навчаючих ком-
п’ютерних комплексів автомати-
зованих місць.
М.І. Ходаковський, 2005
УДК 681.3
М.І. ХОДАКОВСЬКИЙ
РОЗРОБКА НАВЧАЛЬНИХ
КОМП'ЮТЕРНИХ КОМПЛЕКСІВ
З ВИКОРИСТАННЯМ ПРИНЦИПІВ
КОГНІТИВНОЇ ПІДТРИМКИ В
УМОВАХ ФУНКЦІОНУВАННЯ
МОЛЕКУЛЯРНОЇ РОЗПОДІЛЕНОЇ
ПАМ'ЯТІ ЛЮДИНИ
Проблеми, викликані особливостями введен-
ня-виведення відеоінформації як в комп’ю-
терних засобах, так і в системах прийому та
обробки відеоінформації спеціальними відді-
лами мозку людини при навчанні, різні дос-
лідники і розробники апаратних засобів на-
вчальних комплексів намагаються розв’я-
зати, не використовуючи останніх досягнень
з обробки інформації, не кажучи вже про
врахування специфічних законів обробки
вказаної відеоінформації в людини.
Метод навчання з використанням ефекту
молекулярної розподіленої пам’яті великою
мірою використовується природними біосис-
темами, включаючи людину. Основою вка-
заного методу є властивість зорового пігмен-
ту ока людини – родопсину виконувати роль
молекулярного носія пам’яті, здатного здійс-
нювати запам’ятовування інформації у ви-
гляді образів або сторінок з інформацією [1].
Дослідження принципів когнітивної підт-
римки при використанні ефекту молекуляр-
ної розподіленої пам’яті для створення на-
вчальних систем та тренажерів дозволить
розробити як базові елементи таких навчаль-
них комп’ютерних комплексів, так і створити
необхідне програмне забезпечення для функ-
ціонування навчально-тренувальних компле-
ксів із застосуванням новітніх засобів оброб-
ки інформаціі.
За останні роки з’явилося ряд публікацій
М.І. ХОДАКОВСЬКИЙ
Комп’ютерні засоби, мережі та системи. 2005, № 4 118
про тонкі механізми сприйняття та обробки відеоінформації відділами мозку
людини на молекулярному рівні [24].
Узагальнюючи результати цих досліджень, можна стверджувати, що в люди-
ни існує “автономна” автоматизована система прийому і обробки відеоінформа-
ції, яка вимагає для свого функціонування мінімум витрат “інтелектуального на-
пруження” і досить простих вимог до структуризації відеоінформації, які можна
представити у вигляді принципів когнітивної підтримки для організації на необ-
хідному рівні молекулярної розподіленої пам’яті:
- інформація має бути підготовлена для прийому у вигляді ідентичних пор-
цій (принцип простого доступу до інформації) з асоціативними ознаками, що є
мітками для здобуття інформації з тих розділів, де знаходиться постійна пам’ять
людини з довготривалими термінами збереження інформації;
- асоціативні “мітки” формуються найкращим чином при сприйнятті відео-
інформації як елементів гри або при створенні ситуацій по засвоєнні знань, на-
ближених до рівня гри;
- відеоінформація певного обсягу знань (курсу, предмету) повинна бути зо-
середжена у простій формі на встановлених форматах паперу у повному обсязі
для засвоєння на основі голографічного методу прийому інформації;
- засвоєння відеоінформації відбувається значно ефективніше в діалоговому
режимі навчання з використанням об’єкта вивчення (автомобіль, літак, комп’ю-
тер, автоматизоване робоче місце тощо).
Слід зауважити, що елементи (у скороченому вигляді) вищезазначених ви-
мог багатьма дослідниками застосовуються без урахування головного – можли-
востей системи сприйняття і обробки відеоінформації самою людиною, як в те-
зовому вигляді було показано вище.
Серед проблем, з якими мають справу розробники навчальних систем (НС),
можна виділити дві основні. По-перше, фактор часу, оскільки ефективність НС
може проявитись через певний час, хоча окремі модульні НС здатні проявляти
ефект через кілька годин. По-друге, об’єктом, на який орієнтована НС, є безпо-
середньо людина з її досить широким спектром психологічних особливостей та
установок.
Основою концепції, що розглядається в цій роботі, є такий підхід до розро-
бки НС, за якого людина розглядається як система, що обробляє інформацію за
законами, які вона ж сама заклала, створюючи сучасну комп’ютерну техніку. У
першу чергу розглядаються різноманітні системи програмованих підручників,
серед яких автори виділяють ті, які написані з використанням ієрархічного асо-
ціативного механізму сприйняття інформації людиною. Під останнім розуміють
“системи-установки”, винесені в назви таких спеціалізованих підручників:
“Засвой С++ за 21 день”, “Засвой самостійно Microsoft Office 2000 за 24 години”,
“Телевізор – це дуже просто” та ін. Матеріал в таких підручниках повинен по-
даватись спочатку великими рубриками – “у вігляді шпаргалок на екзаменах”,
потім більш дрібними рубриками і т.д. Основним принципом при цьому має
бути виклад без подвійного тлумачення, оскільки цей перший рівень знань є
РОЗРОБКА НАВЧАЛЬНИХ КОМП’ЮТЕРНИХ КОМПЛЕКСІВ З ВИКОРИСТАННЯМ...
Комп’ютерні засоби, мережі та системи. 2005, № 4 119
базовим при побудові своєрідних баз знань у структурах сприйняття, обробки та
зчитування інформації людини.
При створенні вищевказаних систем когнітивної підтримки в рамках
навчальних технологій передбачається застосування у вигляді підсистем та
модулів – елементів поліекранної технології, яка сприяє покращенню ефектив-
ності навчання в 23 рази. Поліекранна технологія передбачає використання
відео - та проекційної комп’ютерної техніки, елементів автотренінгу та релакса-
ційних пауз з використанням фонового музичного середовища.
При розробці НС будуть також враховані досягнення, які можна виділити,
аналізуючи учбову систему REWARD [1], яка складається з тестових завдань,
аудіокасет та робочих зошитів.
Важливим моментом при розробці НС є застосування програмного апарату,
адаптованого під сучасний комп’ютер, у вигляді електронної книги, яка має
структуру ієрархічних вкладених меню.
При дослідженнях принципів когнітивної підтримки для ефективності ство-
рення навчальної комп’ютерної системи на основі використання ефекту молеку-
лярної розподіленої пам’яті значну увагу необхідно звернути на такі принципи
когнітивної підтримки:
- організація та функціонування молекулярної асоціативної памяті;
- відпрацювання системи організації асоціативної молекулярної пам’яті
(МП) шляхом побудови дерева за допомогою кодування кожного наступного
вхідного повідомлення. МП приймає на збереження таке дерево лише тоді, коли
в мережі пам’яті буде ототожнено зазначене дерево з наявним йому подібним за
класом на основі вхідних повідомлень;
- створення своєрідної моделі інформаційного блоку МП, за якої кожному
блокові інформації, що надійшов до асоціативної МП, ставиться у відповідність
модель у вигляді раніше створеного дерева співвідношень елементів знань
інформаційного блоку МП відповідно до ефекту семантичної близькості, що
дозволяє мати для кожної комірки або груп комірок МП багато шляхів із своєю
черговістю, яка залежить від типовості об'єкта запам'ятовувань;
- створення принципу кодування інформації для організації МП, за якого
інформація кодується на вході в МП таким чином, що утворюється організована
асоціативна структура, до якої має бути забезпечений надійний доступ для
одержання необхідних знань.
Використання результатів буде направлено на створення навчальної ком-
п’ютерної системи у складі учбово-тренувальних комплексів для підготовки
операторів надскладних систем (пілотів, диспетчерів, операторів атомних елект-
ростанцій та ін.). Будуть створені конкурентно-спроможні методики підготовки
спеціалістів вищого професійного ґатунку для інших галузей.
Особливим блоком по використанню результатів роботи буде створення ек-
спертної системи, здатної формувати знання у необхідному для найбільш ефек-
тивного засвоєння майбутніми спеціалістами вигляді, оскільки метод навчан-
ня на основі принципів когнітивної підтримки при використанні ефекту молеку-
лярної розподіленої пам’яті дозволяє учневі разом з інженером знань і фахівця-
М.І. ХОДАКОВСЬКИЙ
Комп’ютерні засоби, мережі та системи. 2005, № 4 120
ми з даного предмета методично вірно побудувати шлях проходження навчання
учнем залежно від рівня засвоєння матеріалу, який визначається за відомими
тестовими системами [5, 6].
Важливим досягненням розробки є створення підсистеми комп’ютерної на-
вчальної системи (КНС), в якій процес структуризації і завантаження бази знань
можна значною мірою автоматизувати. Використання з цією метою функції ін-
женера знань не відбиває цілком як можливостей молекулярної розподіленої
памяті, так і рівня функціонування КНС. При цьому можливості КНС можуть
бути значно збільшені шляхом використання інтерфейсу експерта, що склада-
ється з комплексу програм, який здійснює завантаження знань, їхнє коригування
і верифікацію, що, у свою чергу, дає можливість
- уникнути психологічних аспектів при завантаженні знань, властивих інже-
неру знань;
- підвищити рівень структуризації знань за рахунок досягнення свободи дій
експерта, що дозволяє, у свою чергу, враховувати як досвід експерта, так і вищі
прояви його можливостей на рівні інтуїтивного бачення, завдяки якому останні
можна алгоритмізувати у вигляді послідовностей умовиводів, що потім може
бути використане при розв’язуванні нестандартних задач;
- здійснювати незалежне коригування і верифікацію бази знань методом
добору варіантів у процесі її формування шляхом діалогу з комп’ютерною про-
грамою.
Згідно з класифікацією міжнародного стандарту АЕСМА 1000D [7] учбові
матеріали в залежності від рівня їх інтерактивності та ступеня використання
можливостей інформаційно-комунікаційних технологій діляться на 5 класів. До
13 класів належать посібники, в яких матеріал викладається послідовно сторін-
ка за сторінкою. В посібниках 45 класу матеріали подаються не лінійно-послі-
довно, а мають ієрархічну структуру, мають засоби формування версій посібни-
ків, адаптованих до рівня підготовленості учня. Повне учбово-методичне забез-
печення навчального предмету за такого підходу має складати: друкований
опорний конспект; розгорнуті методичні рекомендації для вчителя; розгорнуті
методичні рекомендації для учня; електронний посібник у вигляді компакт-
диску; друковані посібники та довідники.
Електронний підручник має бути побудований з урахуванням наступних ви-
мог [7]: а) розбивка на обґрунтовану кількість модулів; б) використання гіперме-
дійності (сполучення гіпертексту і мультимедіа); в) використання педагогіч-
но-орієнтованого веб-дизайну; г) ієрархічне багатовимірне предствлення навча-
льного матеріалу.
Урахування рівня складності, необхідної глибини подачі матеріалу, виходя-
чи з важливості конкретного навчального фрагменту, повинні бути реалізовані у
багаторівневій семантичній мережі, що дозволить забезпечити вибір пізнаваль-
ного сценарію учнем в залежності від його рівня підготовки. Важливо зазначити,
що створення такої семантичної мережі вимагає якісної переробки і структурної
організації навчального матеріалу, що дозволить визначити основні понятійні
об'єкти з необхідними відносинами і логічними зв'язками [8, 9]. Така структурна
РОЗРОБКА НАВЧАЛЬНИХ КОМП’ЮТЕРНИХ КОМПЛЕКСІВ З ВИКОРИСТАННЯМ...
Комп’ютерні засоби, мережі та системи. 2005, № 4 121
організація дасть можливість визначити ступінь важливості і рівень складності
як кожного окремого модуля навчального метеріалу, так і окремого фрагменту у
вигляді визначення, правила, висновку [10]. Важливим прийомом при засвоєнні
матеріалу є асоціативне декорування за ієрархічного подання матеріалу, що
здійснюється шляхом візуального подання додаткових засобів ілюстрації у ви-
гляді малюнків, графіків, таблиць.
Дуже важливим підходом при використанні когнітивних принципів в умо-
вах навчання є об’єднання в кінцевому підсумку двох типів навчання [6]: спеці-
ально організованого (учителем) і спонтанного на основі свого життєвого дос-
віду (учня). Спонтанне навчання здійснюється за своєю “внутрішньою програ-
мою” учня, що формується при спілкуванні учня з зовнішнім середовищем, у
тому числі і при спілкуванні з учителем. Учень при цьому може давати зі свого
боку оцінку рівневі навчання вчителя.
Формування кожного закінченого блоку бази знань за остаточного структу-
рування інформації в навчальній комп’ютерній системі відбувається після діало-
гу експерта з комп’ютерною програмою і здійснюється у вигляді розмитої моде-
лі конкретного блоку завдяки використанню методів нечіткої математики. Ве-
рифікація зазначеного блоку здійснюється методом зарахування останнього до
одного з уже існуючих у пам’яті комп'ютера із застосуванням стандартних опе-
рацій по розпізнаванню образів [11].
Висновок. Ефективний доступ до отриманих знань, сформованих у моле-
кулярній розподіленій пам'яті людини, може бути значною мірою досягнутий
шляхом виконання правил користування такою пам'яттю, використовуючи осо-
бливості її організації. Необхідно зазначити, що молекулярна пам’ять людини
має розгорнуту семантичну структуру зі своєрідною динамікою базисного рівня
– рівня узагальненості понять, що надходять [3]. Ефект визначення рівня уза-
гальненості може бути представлений як механізм, що забезпечує доступ до
знань, які зберігаються у семантичній структурі, шляхом визначеної активації
необхідної інформації.
Специфічно організована інформація, що являє собою ті чи інші знання, ор-
ганізована в молекулярній розподіленій пам'яті людини у вигляді семантичної
структури. Таким чином, можна говорити про те, що наші знання упорядковує й
організовує до них доступ з використанням уже засвоєних раніше правил своє-
рідна ієрархічно організована експертна система [12]. Така система дозволяє
шляхом введення достатнього рівня категорій, класів і груп, відчутно заощаджу-
вати когнітивні зусилля, і, відповідно, зменшувати кількість інформації, яку тре-
ба прийняти, обробити, запам'ятати і відтворити. З іншого боку, чим менше ка-
тегорій, чим більш великі класи інформаційних ознак ми використовуємо, тим
більше економія інформації, але при цьому прийняті категорії і класи стають
менш інформативними. У зв'язку з цим можна стверджувати, що застосовувана в
семантичних структурах молекулярної розподіленої пам'яті експертна система
улаштована з найвищою ефективністю і витрачає мінімальні ресурси на ство-
рення необхідних категорій і класів інформаційних визначень, описів, правил.
М.І. ХОДАКОВСЬКИЙ
Комп’ютерні засоби, мережі та системи. 2005, № 4 122
При збільшенні рівня значимості визначена інформація стає своєрідно поз-
наченою, що забезпечує більш швидкий доступ до необхідної семантичної кате-
горії чи класу [13]. Рівень значимості може бути значно збільшений у випадку,
якщо аргументовано буде представлена особливість і важливість інформаційної
категорії у вигляді виділення критеріїв життєвої необхідності інформації, що
надходить, чи описів її в досить вражаючому стилі.
Ефект формування категорій виступає як визначений механізм, що забезпе-
чує доступ до визначеного місця семантичної структури молекулярної розподі-
леної пам'яті і виявляється при підтримці рівня активації необхідної інформації.
Варто окремо зупинитися на такому важливому аспекті утворення категорій,
як об'єднання їх у кореляційну структуру світу. При цьому можна стверджува-
ти, виходячи з вищевикладеного, що дуже складно маніпулювати устояною в
пам'яті людини картиною світу, але при цьому значно легко змінювати рівень
активації в понятійній системі людини, що може бути використано у процесах
навчання.
1. Ходаковский Н.И. Исследование принципов создания обучающих компьютерных сис-
тем на основе эффекта молекулярной памяти и специальных экспертных систем //
Комп’ютерні засоби, мережі та системи. – К.: Ін-т кібернетики ім. В.М. Глушкова НАН
України, 2004. – № 3. – С. 111–116.
2. Максимов В.В., Максимов П.В. Зрительная ассоциативная память и эффект ориентационно-
обусловленного цветового последействия // Биофизика. – 2004. – 49, вып. 5. С. 920 – 927.
3. Радчикова Н.П., Репеко А.П. Структура семантической памяти: исследование динамики ба-
зисного уровня // Вопросы психологии. – 2002. № 3. – С. 99 – 109.
4. Воеводин В.В., Воеводин Вл.В. Электронные образовательные средства: новые идеи // Вычис-
лительные методы и программирование. – 2003. – 4. – С. 1– 6.
5. Решетова З.А. Организация деятельности усвоения и развитие учащегося // Вопросы психо-
логии. – 2002. № 6. – С. 70 – 78.
6. Божович Е.Д. Развитие идей Н.А. Менчинской в исследованиях психологии учения // Воп-
росы психологии. – 2004. № 2. – С.73–80.
7. Журавлева И.И. Многомерный нелинейный подход к разработке гипермедийных учебников
дистанционных курсов // УсиМ. – 2004. № 4. – С. 87 – 91.
8. Кучеров О.П., Ходаковський М.І. Розробка оболонки експертної системи для створення елект-
ронної книги // Нові комп’ютерні засоби, обчислювальні машини та мережі. – К.: Ін-т кібер-
нетики ім. В.М. Глушкова НАН України, 2001. – 2. – C. 4 – 11.
9. Optical memory effect of bacteriorhodopsin under on electric field // Jap. J. Appl. Phys. Pt. 1. –
1995. – 34, N 7. – P. 3798 – 3802.
10. Ходаковский Н.И., Кравченко В.П., Шут Н.И. Разработка обучающей компьютерной системы
на основе использования эффекта молекулярной памяти // Наукові праці Державної льотної
академії. – Кіровоград, 2004. – С. 63 – 71.
11. Васильев В.И. Принцип редукции в задачах обнаружения закономерностей // Кибернетика
и системный анализ. – 2004. – № 1. – С. 9 – 22.
12. Murphy G.L., Brownell H.H. Category differentiation in object recogniti-on: Typicality constraints
оn the basic category advantage // J. Exp. Рsychol.: Learning, Memory and Cognit. – 1985.
N 11. – P. 70 – 84.
13. Johnson K.E., Mervis C.B. Effects of varying levels of expertise on the basic level of categoriza-
tion // J.Exp.Psychol.:General. – 1997. – 126, N 3. – P. 248 – 277.
Отримано 09.04.2005
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-6438 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 1817-9908 |
| language | Ukrainian |
| last_indexed | 2025-12-02T03:59:34Z |
| publishDate | 2005 |
| publisher | Інститут кібернетики ім. В.М. Глушкова НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Ходаковський, М.І. 2010-03-02T14:56:49Z 2010-03-02T14:56:49Z 2005 Розробка навчальних комп’ютерних комплексів з використанням принципів когнітивної підтримки в умовах функціонування молекулярної розподіленої пам’яті людини / М.І. Ходаковський // Комп’ютерні засоби, мережі та системи. — 2005. — № 4. — С. 117-122. — Бібліогр.: 13 назв. — укр. 1817-9908 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/6438 681.3 Розглянуті етапи розробки навчальних комп’ютерних комплексів з використанням принципів когнітивної підтримки та властивостей молекулярної розподіленої пам’яті людини. Показано, що в людини існує своєрідна експертна система обробки інформації із використанням певних правил структуризації відеоінформації, що може бути використано при розробці у складі навчаючих комп’ютерних комплексів автоматизованих місць. uk Інститут кібернетики ім. В.М. Глушкова НАН України Розробка навчальних комп’ютерних комплексів з використанням принципів когнітивної підтримки в умовах функціонування молекулярної розподіленої пам’яті людини Article published earlier |
| spellingShingle | Розробка навчальних комп’ютерних комплексів з використанням принципів когнітивної підтримки в умовах функціонування молекулярної розподіленої пам’яті людини Ходаковський, М.І. |
| title | Розробка навчальних комп’ютерних комплексів з використанням принципів когнітивної підтримки в умовах функціонування молекулярної розподіленої пам’яті людини |
| title_full | Розробка навчальних комп’ютерних комплексів з використанням принципів когнітивної підтримки в умовах функціонування молекулярної розподіленої пам’яті людини |
| title_fullStr | Розробка навчальних комп’ютерних комплексів з використанням принципів когнітивної підтримки в умовах функціонування молекулярної розподіленої пам’яті людини |
| title_full_unstemmed | Розробка навчальних комп’ютерних комплексів з використанням принципів когнітивної підтримки в умовах функціонування молекулярної розподіленої пам’яті людини |
| title_short | Розробка навчальних комп’ютерних комплексів з використанням принципів когнітивної підтримки в умовах функціонування молекулярної розподіленої пам’яті людини |
| title_sort | розробка навчальних комп’ютерних комплексів з використанням принципів когнітивної підтримки в умовах функціонування молекулярної розподіленої пам’яті людини |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/6438 |
| work_keys_str_mv | AT hodakovsʹkiimí rozrobkanavčalʹnihkompûternihkompleksívzvikoristannâmprincipívkognítivnoípídtrimkivumovahfunkcíonuvannâmolekulârnoírozpodílenoípamâtílûdini |