Реферат по теме выпускной работы

Содержание

Введение

Центральной задачей современного общества является достижение нового, качественного уровня образования. Приумножение знаний, переход к новым, развивающимся со стремительной скоростью технологиям во всех сферах жизни, приводят к осознанному пониманию, что пересмотреть следует не только то, чему нужно учить, но и как именно лучше организовать процесс обучения в условиях современного мира. Мир, который меняется с каждым днем, требует параллельных изменений в образовании.

Невозможно в полной мере оценить потенциал, предоставляемый современными технологиями для образования на сегодняшний день.

1. Актуальность темы

В настоящее время компьютерная сеть Интернет для многих людей стала средством оперативного получения самой различной информации. В российском сегменте Интернета уже накопилось значительное число порталов и сайтов, которые по чисто формальным признакам можно рассматривать как образовательные.

Большинство из них являются «визитками» образовательных учреждений.

Невозможно в полной мере оценить потенциал, предоставляемый современными технологиями для образования на сегодняшний день.

Необходимое условие развития личности – информационное обеспечение обучающихся и педагогов, наличие свободного доступа к необходимым учебным, научным, культурным ресурсам и другой информации [1].

В литературе, посвященной образовательным сайтам, постоянно поднимается вопрос о критериях и методике, которые следует использовать при их анализе и оценке. Сформулировать по этому поводу чёткие и обоснованные рекомендации достаточно проблематично. Сложность ситуации вызвана, прежде всего, тем, что для использования хотя бы простейших количественных статистических оценок необходимо стандартизовать на сайтах формы представления важнейших ресурсов и разделов, однако соответствующие рекомендации по этому поводу пока отсутствуют. Сказанное в первую очередь касается информационной составляющей сайтов.

2. Цель и задачи исследования, планируемые результаты

Целью исследования является проектирование и реализация оптимальной архитектуры информационно-образовательного ресурса, предназначенного для информационной поддержки научной и учебной деятельности выпускающей кафедры Программной инженерии (ПИ) Донецкого национального технического университета в области программной инженерии интеллектуальных программных систем (ИПС). Благодаря создаваемому сайту появится возможность оперативно предоставлять информацию заинтересованным лицам о научной и образовательной деятельности кафедры в части разработки интеллектуальных программных систем. Сейчас такие сайты получили название тематические (образовательные) интернет-ресурсы.

Создание тематического сайта позволит решить следующие задачи:

  1. Сведение информационных ресурсов, относящихся к такой важной области знаний, как разработка интеллектуальных программных систем на кафедре ПИ, в единое (компактное) информационное пространство.
  2. Поддержка логической целостности системы семантических описаний информационных ресурсов, сведенных в единое информационное пространство, по актуальной для программной инженерии тематике.
  3. Обеспечение разработчикам сайта возможности открытого содержательного доступа (изменение, обновление) к структурированным информационным ресурсам сайта.
  4. Оперативное информирование специалистов по программированию интеллектуальных систем о результатах деятельности кафедры ПИ в области искусственного интеллекта и формирование на основе взаимного интереса вокруг этой тематики круга специалистов-единомышленников.
  5. Разработка рекомендаций по улучшению существующего сайта на основе включения в его контент мультимедийных компонент, иллюстрирующих возможности разработанных интеллектуальных систем. Для этого в работе рассматривается пример разработки многоагентной системы моделирования процессов трудоустройства выпускников вуза, как интеллектуальной программной системы, с целью выделения главных особенностей системы для составления по этой разработке постера для включения в сайт кафедры [2].

В рамках магистерской работы планируется получение актуальных научных результатов по следующим направлениям:

  1. Разработка информационно-образовательного сайта Инженерия интеллектуальных программных систем.
  2. Разработка интеллектуальной многоагентной системы прогнозирования трудоутсройства выпускников кафедры, способствующей повышению информационно-образовательного сайта кафедры.
  3. Разработка современых рекомендаций по методике оценке качества сайтов информационно-образовательной направленности.

3. Обзор исследований и разработок

На мировом уровне существует различные реализации похожих информационно-образовательных ресурсов. Информационно-образовательные ресурсы — это совокупность технических, программных, телекоммуникационных и методических средств, позволяющих наилучшим образом использовать новые информационные технологии в сфере образования, внедрять их во все виды и формы образовательной деятельностих [3]. Это своеобразная структура, состоящая из взаимосвязанных компьютерных сетей, совокупности технических и программных средств, обеспечивающих свободный доступ к любым источникам удаленной информации и возможности обмена ею.

3.1 Обзор международных источников

Можно выделить несколько видов образовательных сайтов: сайты высших учебных заведений, научных исследований, справочного характера, дистанционного образования, сайты для распространения культурной и образовательной информации, сайты типа виртуальных методических объединений, консультативные и образовательные портал [4].

Среди наиболее интересных стоит отметить следующих представителей:

1. Универсариум — проект дистанционного обучения, бесплатный ресурс, на котором сейчас представлено множество курсов разнообразных дисциплин из точных, гуманитарных и общественных наук.

2. Виртуальная академия Microsoft — образовательный ресурс, на котором можно пройти бесплатное обучение с продуктами компании и ознакомится с разработкой приложений, виртуализацией, управлением настольными ПК и устройствами, С#, XAML и другими курсами.

3. ИНТУИТ предоставляет огромное разнообразие бесплатных курсов по продуктам и дисциплинам, связанным с информационными технологиями.

4. Coursera — один из известнейших ресурсов, на котором представлены учебные материалы по огромному количеству дисциплин и программ от ведущих вузов мира. Обучение осуществляется с помощью просмотра видео-лекций и прохождении контрольных опросов.

5. Бесплатные материалы Массачусетского Технологического Института — гигантская подборка текстовых и видеоматериалов для самостоятельного изучения.

6. Бесплатные курсы Стэнфордского Университета предоставляют большое количество бесплатных лекций, выложенных на различных площадках [5].

Так как в работе рассматривается способ повышения информационно-образовательного уровня сайта за счет использования интеллектуальной многоагентной системы прогрнозирования трудоустройства выпускников кафедры, нельзя не рассмотреть развитие этого направления.

Использование агентно-ориентированной модели для социальных систем взяло своё начало с работы программиста Крега Рейнолдса, в которой он предпринял попытку моделирования деятельности живых биологических агентов (модель Искусственная жизнь) [6]. Вопросами изучения многоагентных систем занимаются многие организации [7].

3.2 Обзор национальных и локальных источников

Российские ученые также активно занимаются исследованиями и разработкой многоагентных систем. Одними из наиболее ярих представителей в этой сфере ювляются Крижановский А.А. [8] и Скобелев П.О. [9].

В Донецком национальном техническом университете вопросами изучения многоагентных систем, которые применяются в данной работе для повышения информационно-образовательного уровня разрабатываемого сайта, широко занимается мой научный руководитель Федяев Олег Иванович.Исследования по данному вопросу он рассматривал со студентами прошлых лет:

1. Лямин Р.В. Многоагентная система обучения студентов на кафедральном уровне [10].

2. Грабчук О.П. Агентно-ориентированное моделирование подготовки и трудоустройства молодых специалистов [11].

3. Елифёров В.В. Мультиагентная имитационная модель для прогнозирования результатов обучения и трудоустройства специалистов [12].

4. Медгаус С.В. Архитектура и функционирование программных агентов в имитационной модели трудоустройства выпускников вуза многоагентного типа [13].

4. Архитектура информационно-образовательного сайта

Процесс разработки программного приложения (web-сайта) регламентируется жизненным циклом (ЖЦ) данного изделия. При создании информационно-образовательного портала большое значение имеет проектирование веб-ресурса. Собственно, процесс проектирования можно разбить на три основные раздела: концептуальное проектирование, логическое и физическое проектирование. На этапе концептуального проектирования происходит постановка основной идеи будущего ресурса, которые и будут определять последующее содержание информационно-обучающего ресурса. Данный этап основывается на анализе потребностей потенциальных пользователей, производится анализ, сбор и документирование основных требований и определяются методы их дальнейшей реализации.

Прекрасной моделью для осуществления объектно-ориентированного анализа предметной области является диаграмма вариантов использования (диаграмма прецедентов). Эта диаграмма является одной из моделей формализации процесса постановки целей и задач проекта. Она предложена фирмой Rational и вошла в стандарт языка UML. Диаграмма прецедентов для проектируемого сайта (см. рис. 1).

10 кадров

Рисунок 1 – Диаграмма прецедентов на языке UML для информационно-образовательного сайта кафедры ПИ
(анимация: 10 кадров, количество повторений не ограничено, 28 килобайт)

На этапе логического проектирования создается сценарий будущей работы, производится описание возможных страниц сайта, его структуры, связей между страницами, использование мультимедиа. Структура информационно-образовательного портала обычно включает в свой состав: новостные ленты и рассылки; электронные учебники и библиотеки; расширенные многоуровневые средства навигации и поиска; каталоги образовательных ресурсов; обучающие средства; виртуальные среды учебно-практической деятельности; компьютерные демонстрации; универсальные обучающие среды; базы данных и архивы; справочный отдел для поиска информации, обучающие игры; средства дистанционного и открытого обучения [14].

Структура портала основанна на принципе модульности (см. рис. 2). Модель представляет собой три основных компонента:

Функциональная схема сайта

Рисунок 2 – Функциональная схема сайта

Последний этап — этап физического проектирования. На этом этапе определяются технологии, которые будут применяться на сайте и производится выбор программного обеспечения, которое поможет реализовать эти технологии.

Проектируемый сайт имеет традиционную для информационных систем трёхуровневую архитектуру (см. рис. 3 [15]), которая включает в себя уровень пользовательского интерфейса, уровень обработки запросов и уровень хранения и доступа к информации (базовый уровень).

Архитектура тематического интернет-ресурса

Рисунок 3 – Архитектура тематического интернет-ресурса

5. Структура презентации разработанной интеллектуальной системе для сайта кафедры

Структура презентации разработанной интеллектуальной системы, которая должна улучшить иллюстративную составляющую сайта кафедры, должна включать следующие части: актуальность разработки, решаемые задачи, методы их решения, архитектуру программной системы и имитационную модель, иллюстрирующую динамику интеллектуального процесса решения задач. Рассмотрим это на примере моделирования системы трудоустройства выпускников вуза. Вопрос трудоустройства как никогда актуален для будущего выпускника высшего учебного заведения. Это связано с тем фактом, что выбор рабочего места может оказать значительное влияние на успешность построения дальнейшей карьеры.

Именно заинтересованность человека в своем будущем мотивирует к развитию такого направления как прогнозирование.

Прогнозирование трудоустройства выпускника кафедры преследует следующие цели:

Задачи такого типа являются трудно формализуемыми и поэтому не могут быть решены традиционными математическими методами. Кроме того, участники рассматриваемого процесса территориально удалены друг от друга, неоднородны по структуре и их деятельность интеллектуальна по своей природе. Эти особенности обуславливают целесообразность применения теории интеллектуальных агентов к разработке имитационной модели для анализа и управления процессами подготовки кадров и их трудоустройства.

Агентно-ориентированные модели являются приоритетными для моделирования социально-экономических процессов, т.к. позволяют обеспечить большую адекватность системе моделирования.

Агентно-ориентированный анализ процесса подготовки и трудоустройства молодых специалистов показал, что его субъекты взаимосвязаны, образуют распределённую, неоднородную и интеллектуальную систему [16]. Поэтому разработка имитационной модели такой системы может быть успешно выполнена на основе методов агентно-ориентированного моделирования (см. рис. 4).

Схема мультиагентной системы моделирования трудоустройства специалистов

Рисунок 4 – Схема мультиагентной системы моделирования трудоустройства специалистов

Многоагентная технология считается одной из самых важных и многообещающих областей развития информационных технологий. Разработанная программная система имитации прохождения студентами собеседований будет учитывать имеющиеся у реального студента знания (полученные посредством передачи их своему агенту), а также принимать во внимание тестовые задания работодателя с возможностью их оперативной замены на другие. Более того, система будет обучаема, и прогноз трудоустройства с каждым разом будет иметь большую точность.

5.1 Пример построения контента о презентации многоагентной системы трудоустройства студентов

Молодой специалист при поиске работы проходит собеседование на фирме и(или) выполняет тестовые задания, по результатам которых соискателя принимают или не принимают на имеющуюся вакансию. В то же время выпускник может отказаться от предлагаемой должности, если его не устраивают предложенные фирмой условия труда, и продолжить поиски.

Фирма при собеседовании даёт выпускнику анкету, в которую он заносит данные о себе и выполняет тестовые задания, после чего фирма оценивает анкету и ответы соискателя. Выпускник в то же время получает информацию о требованиях к соискателям, условиях работы и формирует для себя субъективную оценку о привлекательности фирмы. После завершения этих процессов фирма и выпускник должны принять общее соглашение о заключении или не заключении трудового договора [16].

Такая модель строится на основании двух типов искусственных (программных) агентов: агента фирмы и агента выпускника. Взаимодействие агентов начинается с того, что агент фирмы рассылает условия заданий всем агентам выпускников. Агенты выпускников решают полученные задания и возвращают свои решения (ответ) фирме, которая прислала им задание. Далее, если агент фирмы принял решение о том, что некоторый агент выпускник удовлетворяет требованиям фирмы, то отправляет ему сообщение с предложением принять участие в конкурсе на имеющуюся вакансию на предлагаемых условиях труда. Если этот агент выпускника побеждает в конкурсе с другими отобранными агентами и его устраивают условия труда на фирме, то заключается трудовой договор. В противном случае трудовой договор между ними не заключается и агент продолжает поиски работы на других фирмах. При построении искусственных агентов была выбрана нейросетевая архитектура. Поскольку речь идёт об имитации поведения множества людей, то применяемые модели должны иметь возможность обучаться на данных реально проводимых персональных опросов нескольких десятков выпускников и представителей фирм. Интеллектуальными задачами, которые решаются нейросетевым способом, являются: оценивание выпускником условий труда на фирме, решение студентом типовых заданий по профилю фирмы, оценивание фирмой ответов выпускника на тестовые задания [17].

Для передачи профессиональных навыков от молодого специалиста (источника знаний) к агенту использовались коммуникативные методы извлечения знаний из реальных студентов-выпускников и алгоритм настройки нейросети по стратегии обучение с учителем. Для извлечения знаний из выпускников были составлены опросные анкеты по каждому разделу программной инженерии (например, Системы искусственного интеллекта, Базы данных и т. д.), из которых формировались обучающие множества для нейросетей. В анкету входил набор типовых заданий по каждому из намеченных разделов учебного плана специальности и правильные ответы к ним в виде номеров необходимых знаний и умений из предлагаемого списка для их решения.

Выводы

Качественное проектирование и дальнейшая реализация информационно-образовательного сайта и интеллектуальной системы прогнозирования трудоустройста представляет не только теоретико-исследовательский, но и практический интерес.

Магистерская работа посвящена актуальной научной задаче разработке современного информационно-образовательного сайта кафедры и создание условий роста его дальнейшей популярности за счет создания многоагентной интеллектуальной системы прогнозирования трудоустройства студентов кафедры. В рамках проведенных исследований выполнено:

  1. Разработана архитектура информационно-образовательного сайта кафедры.
  2. На основании анализа литературных источников выделены основные алгоритмы и методики, которые могут быть использованы в предложенной тематике.
  3. Рассмотрен общий алгорит реализации мультиагентной системы прогнозирования трудоустройства.

Дальнейшие исследования направлены на следующие аспекты:

  1. Качественная реализация тематического сайта Инженерия интеллектуальных программных систем.
  2. Определение основных методик оценки качества информационных сайтов и применение их к реализованному ресурсу.
  3. Разработка мультиагентной системы прогнозирования трудоустройства выпускников кафедры и ее применение для повышения информационного уровня сайта кафедры.

При написании данного реферата магистерская работа еще не завершена. Окончательное завершение: май 2019 года. Полный текст работы и материалы по теме могут быть получены у автора или его руководителя после указанной даты.

Список источников

  1. Бугровская Е.В. Образовательный сайт в изучении естественнонаучных дисциплин [Электронный ресур]. – Режим доступа: https://new-disser.ru ...
  2. Артеменко О.Г. Информационно-образовательный сайт интеллектуальных программных разработок кафедры программной инженерии//Материалы V Международной научно-технической конференции Современные информационные технологии в образовании и научных исследованиях (СИТОНИ-2017). – Донецк: ДонНТУ, 2017. – С. 244-248. https://issuu.com ...

  3. Киселев Г.М., Чернова А.А. Оценка и сертификация качества информационных образовательных ресурсов / Киселев Г.М., Чернова А.А. – М.: Педагогическое образование в России, 2014. – №7 – 128-132 с. https://cyberleninka.ru ...
  4. Методика и технология разработки web-сайта образовательного учреждения:[Электронный ресур]. – Режим доступа: https://infourok.ru ...
  5. Обзор образовательных ресурсов [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://webtun.com ...
  6. Wiki – Агентное моделирование [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://ru.wikipedia.org ...
  7. Стандартизация FIPA [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://studopedia.ru ...
  8. Крижановский А.А. Вопросы реализации проблемно-ориентированных агентов интеграции знаний / А.А. Крижановский // Труды СПИИРАН, Том 1. – СПб: СПИИРАН, 2001.
  9. Скобелев П.О. Открытые мультиагентные системы для поддержки процессов принятия решений при управлении предприятиями / П.О. Скобелев // Известия Самарского научного центра Российской академии наук – № 1 – Том 3. – 2001.
  10. Лямин Р.В. Многоагентная система обучения студентов на кафедральном уровне – Режим доступа: http://masters.donntu.ru/2008/fvti/lyamin/
  11. Грабчук О.П. Агентно-ориентированное моделирование подготовки и трудоустройства молодых специалистов – Режим доступа: http://masters.donntu.ru/2014/iem/grabchuk/
  12. Елифёров В.В. Мультиагентная имитационная модель для прогнозирования результатов обучения и трудоустройства специалистов - Режим доступа: http://masters.donntu.ru/m2015/fknt/eliferov/
  13. Медгаус С.В. Архитектура и функционирование программных агентов в имитационной модели трудоустройства выпускников вуза многоагентного типа – Режим доступа: http://masters.donntu.ru/2017/fknt/medgaus/
  14. Юдина О.И. Образовательные интернет-порталы, как средство обучения:[Электронный ресур]. – Режим доступа: http://5fan.ru ...
  15. Юдин Д.Г., Крылов Б.А. Разработка трехуровневой архитектуры CMS:[Электронный ресур]. – Режим доступа: https://cyberleninka.ru ...
  16. Жабская Т.Е. Архитектура и функционирование программных агентов в обучающей системе многоагентного типа / Т.Е. Жабская, О.И. Федяев // Научн. тр. ДонНТУ, серия «Информатика, кибернетика и вычислительная техника» (ИКВТ-2008), выпуск 9(132) – Донецк: ДонНТУ, 2008. – с. 249-254. http://irbis-nbuv.gov.ua ...
  17. Федяев О.И., Лукина Ю.Ю., Стропалов А.С. Анализ и прогнозирование процесса трудоустройства молодых специалистов с помощью мультиагентной имитационной модели//Сборник трудов международной научной конференции имени Т.А. Таран Интеллектуальный анализ информации (ИАИ–2013), Киев, 15–17 мая 2013 г.: сб.тр. – К.: Просвіта, 2013. – С. 47–53. http://masters.donntu.ru/2014/iem/grabchuk/library/article5.htm