Software & Systems

Работы последних лет в области создания программных продуктов привели к ряду крупных достижений. Разработан спектр мощных компьютерных систем, которые зачастую обладают специальными высококачественными знаниями о некоторой предметной области.

На практике с такими системами приходится иметь дело специалистам, существенно отличающимся профессионально. Кроме того, каждый человек обладает своим собственным набором психологических и физиологических характеристик. Они, как правило, различны, что создает определенные сложности при взаимодействии пользователя и системы. Кроме того, форма внутреннего представления знаний в компьютерных системах специфична и с точки зрения пользователя труднопонимаема. Поэтому для работы с такими системами необходимо участие специалиста, выступающего в качестве связующего звена между пользователем и компьютерной системой.

Отказ от участия такого специалиста в функционировании компьютерной системы и замена его набором программных средств, а также настройка системы на конкретного пользователя позволили бы различным категориям пользователей общаться с компьютерными системами непосредственно и более продуктивно. Такой подход снизил бы их стоимость, так как любое программное средство требует высоких затрат только на стадии разработки, а в дальнейшем легко тиражируется. Следовательно, целесообразно заменить специалиста по компьютерным системам психологическим интеллектуальным интерфейсом, реализующим набор функций: идентификация пользователя, адаптация к пользователю, общение с пользователем на некотором подмножестве естественного языка. Таким образом, осуществляется переход от схемы Пользователь - Специалист по Компьютерной системе - Компьютерная Система к схеме Пользователь - Психологический Интеллектуальный Интерфейс - Компьютерная Система.

Психологический интеллектуальный интерфейс (ПИИ) - это набор программных средств, дающий возможность на основе психофизиологических и- интеллектуальных Характеристик пользователя выбирать оптимальный тип ведения диалога и поддерживать общение с пользователем в контексте выбранного типа диалога. Исходя из места ПИИ в схеме взаимодействия пользователя с компьютерной системой, рассмотрим практическую реализуемость такой схемы.

Если рассматривать компьютерную систему в аспекте готового программного продукта, то задача в общем случае нерешаема. В настоящий момент не существует способов универсальной взаимосвязи между собой готовых программных продуктов, если при их проектировании такая возможность не была предусмотрена. Высшим достижением можно считать резидентные программы, позволяющие "захватить" текстовое или графическое изображение экрана при выполнении другой программы и сохранить его для дальнейшей обработки (чтения, печати или вставки в другие программы). Но для того, чтобы организовать нормальный программный конвейер, как в нашем случае (Компьютерная Система - ПИИ),'оба программных комплекса должны быть спроектированы так, чтобы была возможность общения их между собой если не на программном уровне, то хотя бы на уровне данных.

Можно предложить частичный выход из этой ситуации в виде резидентной программы, анализирующей информацию, выводимую на дисплей, и по результатам анализа выполняющую набор определенных действий. Однако быстродействие такой программы будет невелико. Так как в качестве компьютерной системы, связанной с ПИИ, может выступать практически любая компьютерная система, то ПИИ должен быть способен научиться распознавать в принципе любые образы, что не представляется реальным.

Итак, напрашивается вывод, что ПИИ не может являться внешним по отношению к адаптируемой компьютерной системе программным средством. Следовательно, он должен быть "зашит" в компьютерную систему еще при ее создании.

Рассмотрим базовые функции ПИИ.

Функция идентификации пользователя

Идентификацию будем понимать как стати-ко-динамическую оценку психофизиологических и интеллектуальных характеристик пользователя. Можно выделить три вида оценок: а) по принадлежности пользователя к определенному интеллектуальному типу; 6} по принадлежности пользователя к определенному психологическому типу, и/ по физиологическим характеристикам пользователя.

Каждый вид оценки может быть представлен как статическими, так и динамическими показателями. В начале сеанса работы ПИИ путем использования группы тестов определяет статические характеристики пользователя и в зависимости от полученных результатов выбирает тип ведения диалога. В дальнейшем путем оперативного тестирования интерфейс определяет степень отклонения пользователя от первоначальных характеристик и в зависимости от этих отклонений может изменить политику ведения диалога.

Функция адаптации к пользователю

Рассматриваемую функцию можно разделить на две подфункции:

а)  формирование "портрета" пользователя на основе полученных на этапе идентификации сведений, используя который, ПИИ мог бы вы брать оптимальный тип диалога;

б)  формирование на основе "портрета" пользователя управляющих воздействий, кото рые заставили бы компьютерную систему из- менить форму общения с пользователем (вы брать наиболее подходящую, исходя из зало женных критериев).

Информация о пользователе (которая в большинстве своем представлена в виде числовых значений определенного набора показателей) сохраняется ПИИ в специальных структурах данных. По результатам обработки этой информации делается вывод об оптимальной форме общения. Для выявления таких зависимостей используется опытный материал, основанный на опросах пользователей о приемлемости для них того или иного типа диалога и сопоставление результатов этих опросов с психофизиологическими характеристиками опрошенных пользователей. Исходя из результатов таких опросов, можно с определенной долей вероятности судить об оптимальности того или иного типа диалога для различных групп пользователей.

Более сложная задача ПИИ - это заставить компьютерную систему изменять способ общения с пользователем, то есть научить ее в различной форме выражать одно и то же. Вообще говоря, вся тяжесть общения с пользователем (то есть проблема поддер'жания идентичности содержания информации, с которой работают пользователь и компьютерная система, при различности ее форм) должна ложиться на ПИИ. Дело компьютерной системы (и ее проектировщиков) - выполнять какую-то полезную работу (принимать решения, обучать, подсказывать, проектировать и т.д.). а не задумываться над тонкостями процессов ввода/вывода информации. Первым шагом на пути решения этой проблемы явилось создание средств, которые позволили бы проектировщикам с минимальными затратами организовывать стандартный интерфейс с пользователем. На данный момент эта проблема решена, например, в Microsoft

Windows [1]. Такое решение имеет два положительных аспекта:

а)  время проектирования интерфейса с пользо вателем значительно уменьшилось, а само про ектирование упростилось;

б)  пользователь, применяя такие программы, постоянно работает в контексте одного и того же типа диалога, что облегчает ему работу и ускоряет процесс обучения при появлении но вых программ.

Задача ПИИ гораздо шире. ПИИ имеет набор стандартных типов диалога, которые позволяют выразить одно и то же, и при этом можно достаточно плавно перейти в процессе работы от одного типа диалога к другому. Одним из таких типов диалога должен быть тип, позволяющий пользователю общаться с компьютерной системой на некотором подмножестве естественного языка.

Таким образом, можно определить состав программных средств, входящих в ПИИ. К таким средствам прежде всего относятся:

Библиотека "идентифицирующих" функций ( "идентифицирирующая" библиотека)

В ее состав входит набор функций, которые могут быть использованы при программировании на языках высокого уровня. Эти функции дают возможность разработчику программного комплекса включить внутрь комплекса процедуры разноплановой идентификации пользователя, обработки результатов такой идентификации и формирования "портрета" пользователя, который мог бы использоваться для выбора оптимального типа диалога. В качестве оболочек тестов используются тесты типа "вопрос/от-вет", ранговые решетки, оценочные решетки и решетки Хинкла [2]. Наполнение оболочек конкретным содержимым производится либо в процессе работы ПИИ (например, для интеллектуальной идентификации возможно использовать базу знаний самой адаптируемой системы), либо при помощи Системы Продуцирования Тестов - внешней программы, которая позволяет проектировщику создать свой набор используемых для идентификации тестов. Функции обработки результатов идентификации преобразовывают данные, полученные в процессе тестирования пользователя (например, подсчитывают значения характеристик для тестов типа "вопрос/ответ" или вычисляют корреляцию между конструктами в ранговых решетках) и сохраняют полученные результаты в банке "портретов" пользователей.

Библиотека "адаптирующих" функций

В ее состав входят функции, выбирающие на основе ряда алгоритмов оптимальный для конкретного пользователя тип диалога, и функции ввода/вывода, которые осуществляют ввод/вывод информации н соответствии с указанным типом диалога. Следовательно, для того, чтобы воспользоваться возможностями ПИИ в своем программном комплексе, разработчик должен для ввода/вывода использовать не стандартные функции ввода/вывода языка программирования, на котором пишется разрабатываемая система, а функции из библиотеки ПИИ. Это условие является обязательным, во всяком случае для тех фрагментов программного комплекса, где происходит общение с пользователем. Библиотека "адаптирующих'' функций поддерживает шесть базовых типов диалога: выбор из меню, вопрос/ответ, диалог с указанием ответов, язык команд, позиционный выбор и естественноязыковой диалог. Проектировщику программного комплекса для организации диалога достаточно использовать одну нз функций библиотеки, а функция сама позаботится о выборе типа диалога в соответствии с характеристиками пользователя. Пример использования различных типов диалога для одной и той же задачи приведен на рисунке 1.

Выбор оптимального типа диалога осуществляется на основе следующих алгоритмов:

а)  алгоритм с использованием таблицы соот ветствий (А1) [3];

б)  алгоритм на основе уравнения прогноза (А2) [4].

Для выбора типа диалога по алгоритму А1 ПИИ по результатам тестирования пользователя заполняет таблицу соответствий, пример которой приведен на рисунке 2. Для каждого из типов диалога подечитывается сумма весовых коэффициентов по критериям, которым удовлетворяют характеристики пользователя. Оптимальным считается тип диалога, для которого сумма коэффициентов оказывается наибольшей.

Для выбора типа диалога по алгоритму А2 ПИИ использует регрессионное уравнение прогноза вида R = sum(Ai*Pi), i = {l,N}, где R -коэффициент, соответствующий типу диалога, Pi - значения показателей в тестах, Ai — коэффициенты регрессии, N - количество показателей. Для получения коэффициентов регрессии проводится опрос группы тестируемых, определяющий оптимальный для каждого из них (по мнению самих тестируемых) тип диалога, а затем для каждого тестируемого проводится исследование психологических особенностей личности. На основе такого опроса рассчитывается регрессионное уравнение, которое и использует в дальнейшем ПИИ.

Разработчик программного комплекса может воспользоваться как готовыми таблицами соответствий и уравнениями прогноза, используемыми рядом "адаптирующих" функций, так и создать свои собственные на основе им выбранных тестов. Для этого он может применить Систему Настройки Формирователя Политики Общения, которая так же, как и Система Продуцирования Тестов, является внешней программой.

Вспомогательные средства

Включают в себя различные сервисные программы:

•       формирующие тесты для идентификации (Система Продуцирования Тестов^,

•       устанавливающие параметры для функций адаптации (Система Настройки Формирователя Политики Общения),

•       анализирующие результаты идентификации пользователей,

•       позволяющие организовывать и структури ровать языковые единицы для дальнейшего ис пользования таких структур функциями ПИИ (в целях поддержки естественноязыкового об щения), и т.д.

Структура адаптированной к пользователю компьютерной системы, включающей в себя ПИИ, представлена на рисунке 3.

ПИИ, обладающий возможностями, опи санными выше, может быть использован при проектировании любого программного комплекса, в задачи которого входит широкое общение с пользователями. Примерами таких комплексов являются экспертные системы, обучающие системы, системы поддержки принятия решений. Результаты, полученные в процессе создания ПИИ, представляют самостоятельный интерес с точки зрения использования для решения проблем в областях здравоохранения, профотбора, обучения, социальной психологии и т.д.

Список литературы

1. Гладков С.Л., Фролов Г.В. Программирование в Microsoft Windows. - М.: "Диалог-МИФИ", 1992.

2.      Фраиселла Ф., Баннистер Д, Новый метод исследования личности. - М.; Прогресс, 1987.

3.      Уатсс Р. ЭВМ и непрофессиональные пользователи. - М.: Радио н связь, 1989.

4.      Мельников В.М., Ямиольсннй Л.Т. Введение в экспериментальную психологию личности. - М.: Просвещение, 1985.