Реферат за темою випускної роботи

Зміст

Вступ

Центральним завданням сучасного суспільства є досягнення нового, якісного рівня освіти. Примноження знань, перехід до нових, що розвиваються зі стрімкою швидкістю технологій у всіх сферах життя, призводять до усвідомленого розуміння, що переглянути слід не тільки те, чого потрібно вчити, але і як саме краще організувати процес навчання в умовах сучасного світу. Світ, який змінюється з кожним днем, потребує паралельних змін в освіті.

Неможливо повною мірою оцінити потенціал, що надається сучасними технологіями для освіти на сьогоднішній день.

1. Актуальність теми

В даний час комп'ютерна мережа Інтернет для багатьох людей стала засобом оперативного отримання самої різної інформації. У російському сегменті Інтернету вже накопичилося значне число порталів і сайтів, які за чисто формальними ознаками можна розглядати як освітні.

Більшість з них є візитками освітніх установ.

Неможливо повною мірою оцінити потенціал, що надається сучасними технологіями для освіти на сьогоднішній день.

Необхідна умова розвитку особистості – інформаційне забезпечення учнів і педагогів, наявність вільного доступу до необхідних навчальним, науковим, культурним ресурсів та іншої інформації [1].

У літературі, присвяченій освітнім сайтам, постійно піднімається питання про критерії та методику, які слід використовувати при їх аналізі та оцінці. Сформулювати з цього приводу чіткі і обґрунтовані рекомендації досить проблематично. Складність ситуації викликана, перш за все, тим, що для використання хоча б найпростіших кількісних статистичних оцінок необхідно стандартизувати на сайтах форми подання найважливіших ресурсів і розділів, однак відповідні рекомендації з цього приводу поки відсутні. Сказане в першу чергу стосується інформаційної складової сайтів.

2. Мета і задачі дослідження та заплановані результати

Метою дослідження є проектування та реалізація оптимальної архітектури інформаційно-навчального ресурсу, призначеного для інформаційної підтримки наукової та навчальної діяльності випускаючої кафедри Програмної інженерії (ПІ) Донецького національного технічного університету в області програмної інженерії інтелектуальних програмних систем (ІПС). Завдяки створюваному сайту з'явиться можливість оперативно надавати інформацію зацікавленим особам про наукову та освітню діяльність кафедри в частині розробки інтелектуальних програмних систем. Зараз такі сайти отримали назву тематичні (освітні) інтернет-ресурси.

Створення тематичного сайту дозволить вирішити наступні завдання:

  1. Зведення інформаційних ресурсів, що належать до такої важливої галузі знань, як розробка інтелектуальних програмних систем на кафедрі ПІ, в єдине (компактний) інформаційний простір.
  2. Підтримка логічної цілісності системи семантичних описів інформаційних ресурсів, зведених в єдиний інформаційний простір, по актуальній для програмної інженерії тематиці.
  3. Забезпечення розробникам сайту можливості відкритого змістовного доступу (зміна, оновлення) до структурованих інформаційних ресурсів сайту.
  4. Оперативне інформування спеціалістів з програмування інтелектуальних систем про результати діяльності кафедри ПІ в області штучного інтелекту і формування на основі взаємного інтересу навколо цієї тематики кола фахівців-однодумців.
  5. Розробка рекомендацій по покращенню існуючого сайту на основі включення в його контент мультимедійних компонент, що ілюструють можливості розроблених інтелектуальних систем. Для цього в роботі розглядається приклад розробки багатоагентної системи моделювання процесів працевлаштування випускників внз, як інтелектуальної програмної системи, з метою виділення головних особливостей системи для складання на цій розробці постера для включення в сайт кафедри [2].

В рамках магістерської роботи планується отримання актуальних наукових результатів за наступними напрямками:

  1. Розробка інформаційно-освітнього сайту Інженерія інтелектуальних програмних систем.
  2. Розробка інтелектуальної багатоагентної системи прогнозування працевлаштування випускників кафедри, сприяє підвищенню інформаційно-освітнього сайту кафедри.
  3. Розробка сучасних рекомендацій щодо методики оцінки якості сайтів інформаційно-освітньої спрямованості.

3. Огляд досліджень та розробок

На світовому рівні існує різні реалізації схожих інформаційно-освітніх ресурсів. Інформаційно-освітні ресурси — це сукупність технічних, програмних, телекомунікаційних і методичних засобів, що дозволяють найкращим чином використовувати нові інформаційні технології у сфері освіти, впроваджувати їх в усі види і форми освітньої деятельностих [3]. Це своєрідна структура, що складається з взаємопов'язаних комп'ютерних мереж, сукупності технічних і програмних засобів, що забезпечують вільний доступ до будь-яких джерел віддаленої інформації і можливості обміну нею.

3.1 Огляд міжнародних джерел

Можна виділити кілька видів освітніх сайтів: сайти вищих навчальних закладів, наукових досліджень, довідкового характеру, дистанційної освіти, сайти для поширення культурної і освітньої інформації, сайти типу віртуальних методичних об'єднань, консультативні й освітні портал [4].

Серед найцікавіших варто відзначити наступних представників:

1. Універсаріум — проект дистанційного навчання, безкоштовний ресурс, на якому зараз представлено безліч курсів різноманітних дисциплін з точних, гуманітарних і суспільних наук.

2. Віртуальна академія Microsoft — освітній ресурс, на якому можна пройти безкоштовне навчання з продуктами компанії та ознайомиться з розробкою додатків, віртуалізацією, управлінням настільними ПК та пристроями, С#, XAML і іншими курсами.

3. ІНТУЇТ надає величезну різноманітність безкоштовних курсів по продуктах і дисциплін, пов'язаних з інформаційними технологіями.

4. Coursera — один з найвідоміших ресурсів, на якому представлені навчальні матеріали по величезній кількості дисциплін і програм від провідних вузів світу. Навчання здійснюється за допомогою перегляду відео-лекцій та проходження контрольних опитувань.

5. Безкоштовні матеріали Массачусетського Технологічного Інституту — гігантська добірка текстових і відеоматеріалів для самостійного вивчення.

6. Безкоштовні курси Стенфордського Університету надають велику кількість безкоштовних лекцій, викладених на різних майданчиках [5].

Так як в роботі розглядається спосіб підвищення інформаційно-освітнього рівня сайту за рахунок використання інтелектуальної багатоагентної системи прогрнозирования працевлаштування випускників кафедри, не можна не розглянути розвиток цього напряму.

Використання агентно-орієнтованої моделі для соціальних систем взяло свій початок з роботи програміста Крега Рейнолдса, у якій він зробив спробу моделювання діяльності живих біологічних агентів (модель Штучне життя) [6]. Питаннями вивчення багатоагентних систем займаються багато організацій [7].

3.2 Огляд національних джерел

Російські вчені також активно займаються дослідженнями і розробкою багатоагентних систем. Одними з найбільш ярих представників у цій сфері ювляются Крижанівський А.А. [8] і Скобелєв П.О. [9].

У Донецькому національному технічному університеті питаннями вивчення багатоагентних систем, які застосовуються в даній роботі для підвищення інформаційно-освітнього рівня розроблюваного сайту, широко займається мій науковий керівник Федяєв Олег Іванович. Дослідження з даного питання він розглядав зі студентами минулих років:

1. Лямін Р.В. Многоагентная система навчання студентів на кафедральному рівні [10].

2. Грабчук О.П. Агентно-орієнтоване моделювання підготовки та працевлаштування молодих фахівців [11].

3. Елиферов С.С. Мультиагентная імітаційна модель для прогнозування результатів навчання та працевлаштування фахівців [12].

4. Медгаус С.В. & Архітектура та функціонування програмних агентів в імітаційній моделі працевлаштування випускників вузу багатоагентного типу [13 ].

4. Архітектура інформаційно-освітнього сайту

Процес розробки програмного додатка (web-сайту) регламентується життєвим циклом (ЖЦ) даного виробу. При створенні інформаційно-освітнього порталу велике значення має проектування веб-ресурсу. Власне, процес проектування можна розбити на три основні розділи: концептуальне проектування, логічне та фізичне проектування. На етапі концептуального проектування відбувається постановка основної ідеї майбутнього ресурсу, які і будуть визначати подальший зміст інформаційно-навчального ресурсу. Даний етап ґрунтується на аналізі потреб потенційних користувачів, проводиться аналіз, збір та документування основних вимог і визначаються методи їх подальшої реалізації.

Чудовою моделлю для здійснення об'єктно-орієнтованого аналізу предметної області є діаграма варіантів використання (діаграми прецедентів). Ця діаграма є однією з моделей формалізації процесу постановки цілей і завдань проекту. Вона запропонована фірмою Rational і увійшла в стандарт мови UML. Діаграма прецедентів для проектованого сайту (див. рис. 1).

10 кадров

Рисунок 1 – Діаграма прецедентів мовою UML для інформаційно-освітнього сайту кафедри ПІ
(анімація: 10 кадрів, кількість павторів не обмежено, 28 кілобайт)


На етапі логічного проектування створюється сценарій майбутньої роботи, проводиться опис можливих сторінок сайту, його структури, зв'язків між сторінками, використання мультимедіа. Структура інформаційно-освітнього порталу зазвичай включає у свій склад: новинні стрічки і розсилки; електронні підручники та бібліотеки; розширені багаторівневі засоби навігації і пошуку; каталоги освітніх ресурсів; навчальні засоби; віртуальні середовища навчально-практичної діяльності; комп'ютерні демонстрації; універсальні навчальні середовища; бази даних та архіви; довідковий відділ для пошуку інформації, навчальні ігри; засоби дистанційного і відкритого навчання [14].

Структура порталу заснована на принципі модульності (див. рис. 2). Модель являє собою три основні компоненти:

Функціональна схема сайту

Рисунок 2 – Функціональна схема сайту

Останній етап — етап фізичного проектування. На цьому етапі визначаються технології, які будуть застосовуватися на сайті і проводиться вибір програмного забезпечення, яке допоможе реалізувати ці технології.

Архітектура тематичного інтернет-ресурсу

Рисунок 3 – Архітектура тематичного інтернет-ресурсу

5. Структура презентації розробленої інтелектуальній системі для сайту кафедри

Структура презентації розробленої інтелектуальної системи, яка повинна покращити ілюстративну складову сайту кафедри, повинна включати наступні частини: актуальність розробки, розв'язувані завдання, методи їх вирішення, архітектуру програмної системи та імітаційну модель, що ілюструє динаміку інтелектуального процесу вирішення завдань. Розглянемо це на прикладі моделювання системи працевлаштування випускників внз. Питання працевлаштування як ніколи актуальне для майбутнього випускника вищого навчального закладу. Це пов'язано з тим фактом, що вибір робочого місця може мати значний вплив на успішність побудови подальшої кар'єри.

Саме зацікавленість людини у своєму майбутньому мотивує до розвитку такого напрямку як прогнозування.

Прогнозування працевлаштування випускника кафедри переслідує наступні цілі:

Завдання такого типу є важко формалізованими і тому не можуть бути вирішені традиційними математичними методами. Крім того, учасники розглянутого процесу територіально віддалені один від одного, неоднорідні за структурою і їх діяльність інтелектуальна за своєю природою. Ці особливості обумовлюють доцільність застосування теорії інтелектуальних агентів до розробки імітаційної моделі для аналізу та управління процесами підготовки кадрів та їх працевлаштування.

Агентно-орієнтовані моделі є пріоритетними для моделювання соціально-економічних процесів, тому що дозволяють забезпечити більшу адекватність системі моделювання.

Агентно-орієнтований аналіз процесу підготовки та працевлаштування молодих фахівців показав, що його суб'єкти взаємопов'язані, утворюють розподілену, неоднорідну і інтелектуальну систему [16]. Тому розробка імітаційної моделі такої системи може бути успішно виконана на основі методів агентно-орієнтованого моделювання (див. рис. 4).

Схема мультиагентної системи моделювання працевлаштування фахівців

Рисунок 4 – Схема мультиагентної системи моделювання працевлаштування фахівців

Багатоагентна технологія вважається однією з найважливіших і багатообіцяючих областей розвитку інформаційних технологій. Розроблена програмна система імітації проходження студентами співбесід буде враховувати наявні у реального студента знання (отримані шляхом передачі їх своєму агенту), а також брати до уваги тестові завдання роботодавця з можливістю їх оперативної заміни на інші. Більш того, система буде навчається, і прогноз працевлаштування з кожним разом матиме більшу точність.

5.1 Приклад побудови контенту про презентацію багатоагентної системи працевлаштування студентів

Молодий спеціаліст при пошуку роботи проходить співбесіду на фірмі і(або) виконує тестові завдання, за результатами яких здобувача приймають або не приймають на наявну вакансію. У той же час випускник може відмовитися від пропонованої посади, якщо його не влаштовують запропоновані фірмою умови праці, і продовжити пошуки.

Фірма при співбесіді дає випускнику анкету, в яку він заносить дані про себе і виконує тестові завдання, після чого фірма оцінює анкету і відповіді здобувача. Випускник водночас отримує інформацію про вимоги до претендентів, умови роботи та формує для себе суб'єктивну оцінку про привабливість фірми. Після завершення цих процесів фірма і випускник повинні прийняти спільну угоду про укладення або не укладення трудового договору [16].

Така модель будується на підставі двох типів штучних (програмних) агентів: агента фірми і агента випускника. Взаємодія агентів починається з того, що агент фірми розсилає умови завдань всім агентам випускників. Агенти випускників вирішують отримані завдання і повертають свої рішення (відповідь) фірмі, яка надіслала їм завдання. Далі, якщо агент фірми прийняв рішення про те, що деякий агент випускник задовольняє вимогам фірми, надсилає йому повідомлення з пропозицією прийняти участь у конкурсі на наявну вакансію на пропонованих умовах праці. Якщо цей агент випускника перемагає в конкурсі з іншими відібраними агентами і його влаштовують умови праці на фірмі, то укладається трудовий договір. В іншому випадку трудовий договір між ними не укладається і агент продовжує пошуки роботи на інших фірмах. При побудові штучних агентів була обрана нейромережева архітектура. Оскільки мова йде про імітацію поведінки безлічі людей, то застосовуються моделі повинні мати можливість навчатися на даних реально проведених персональних опитувань декількох десятків випускників та представників фірм. Інтелектуальними завданнями, які вирішуються нейромережевих способом, є: оцінювання випускником умов праці на фірмі, рішення студентом типових завдань за профілем фірми, оцінювання фірмою відповідей випускника на тестові завдання [17].

Для передачі професійних навичок від молодого фахівця (джерела знань) до агента використовувалися комунікативні методи отримання знань з реальних студентів-випускників і алгоритм налаштування нейромережі по стратегії навчання з учителем. Для отримання знань з випускників були складені опитувальні анкети по кожному розділу програмної інженерії (наприклад, Cистеми штучного інтелекту, Бази даних і т. д.), з яких формувалися навчальні безлічі для нейромереж. В анкету входив набір типових завдань по кожному з намічених розділів навчального плану спеціальності і правильні відповіді до них у вигляді номерів необхідних знань і умінь з пропонованого списку для їх вирішення.

Висновки

Якісне проектування та подальша реалізація інформаційно-освітнього сайту та інтелектуальної системи прогнозування трудоустройста представляє не тільки теоретико-дослідний, але і практичний інтерес.

Магістерська робота присвячена актуальної наукової задачі розробки сучасного інформаційно-освітнього сайту кафедри і створення умов зростання його подальшої популярності за рахунок створення інтелектуальної багатоагентної системи прогнозування працевлаштування студентів кафедри.

В рамках проведених досліджень виконано:

  1. Розроблена архітектура інформаційно-освітнього сайту кафедри.
  2. На підставі аналізу літературних джерел виділені основні алгоритми і методики, які можуть бути використані в запропонованій тематиці.
  3. Розглянуто загальний алгоритм реалізації мультиагентної системи прогнозування працевлаштування.

Подальші дослідження спрямовані на наступні аспекти:

  1. Якісна реалізація тематичного сайту Інженерія інтелектуальних програмних систем.
  2. Визначення основних методик оцінки якості інформаційних сайтів та застосування їх до реалізованого ресурсу.
  3. Розробка мультиагентної системи прогнозування працевлаштування випускників кафедри та її застосування для підвищення інформаційного рівня сайту кафедри.

При написанні даного реферату магістерська робота ще не завершена. Остаточне завершення: травень 2019 року. Повний текст роботи і матеріали по темі можуть бути отримані у автора або його керівника після зазначеної дати.

Перелік посилань

  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