Software & Systems

Физические знания играют важную роль при проведении научных исследований и в проектировании технических изделий и технологий. Существуют специальные базы данных (БД) физических знаний в форме так называемых физических эффектов (ФЭ), применяемые в инженерном творчестве и поисковом конструировании (Фоменков С.А., Давыдов Д.А., Камаев В.А. Моделирование и автоматизированное использование структурированных физических знаний. М., 2004).

Для повышения удобства и эффективности поиска и работы с ФЭ авторами создано программное приложение «Полезный эффект, предоставляющее широкие возможности поиска, обладающее эффективным пользовательским интерфейсом и механизмами обучения пользователей процессу формирования поисковых запросов.

Возможности системы

Основными задачами, которые были поставлены при разработке системы «Полезный эффект», являются предоставление пользователям новых поисковых возможностей и упрощение формирования поисковых запросов.

Система «Полезный эффект» состоит из нескольких специализированных подсистем, выполняющих различные функции в процессе ввода запроса и поиска. Основными подсистемами являются:

1)-        редакторы поисковых запросов;

2)-        поисковое ядро для получения информации из БД ФЭ;

3)-        подсистема адаптивности и обучения пользователя работе в программе;

4)-        советник по вводу и коррекции поисковых запросов;

5)-        мастер формализации запроса.

Следует отметить, что особое внимание при разработке программы уделялось эргономичности и понятности пользовательского интерфейса. Так, например, для удобства работы в систему была добавлена поддержка «жестов мыши». Данная технология позволяет упростить и ускорить управление программными системами.

Работа в системе «Полезный эффект»

Процесс работы в рассматриваемой системе состоит из следующих шагов:

1)       формирование запроса на поиск ФЭ;

2)       ввод запроса в систему;

3)       поиск;

4)       коррекция ошибочно введенного запроса;

5)       просмотр и сохранение результатов поиска.

Указанная последовательность является условной, так как некоторые шаги могут повторяться несколько раз, а их порядок может изменяться.

Для повышения понятности указанного процесса в программу был внедрен адаптивный помощник, выполняющий обучение пользователя.  Подсистема-помощник следит за действиями человека и анализирует вводимые им данные и получаемые результаты. Затем на основе этого формируется подсказка, подталкивающая к выполнению типичных и правильных действий. Подсказки выводятся в специальном окне в виде текста и гиперссылок. Гиперссылки позволяют выполнять определенные действия.

Формирование поисковых запросов

Одним из самых сложных шагов в работе с системами поиска ФЭ является процедура составления поискового запроса. Данная процедура подразумевает переход от слабоструктурированной и часто нечетко сформулированной технической задачи к некому формализованному запросу, который используется для выполнения поиска.

При разработке системы «Полезный эффект» была внедрена возможность полнотекстового поиска в БД ФЭ, что позволяет искать ФЭ, вообще не используя их формализованное представление.

Однако более важным является мастер формализации поискового запроса, работающий на основе классификации научно-технических задач. Он позволяет за несколько шагов последовательно сузить область задачи и получить нужный поисковый запрос.

Коррекция поисковых запросов

Как показывает практика эксплуатации  систем поиска ФЭ, существует ряд проблем, касающихся корректности введенного поискового запроса и соответствующей ему выборки ФЭ из БД. Так, например, в результате поиска могут быть получены неадекватные с точки зрения пользователя результаты: пустая выборка, слишком большая выборка или выборка, не содержащая нужных ФЭ. И хотя поиск во всех этих случаях производится точно в соответствии с запросом, сам запрос может быть составлен неудачно или с ошибками, что и ведет к неожиданным результатам.

В ходе исследования и анализа были сформулированы правила и приемы диагностики указанных ситуаций и разработаны методы их исправления. На основе этих приемов и методов работает подсистема коррекции поисковых запросов.

В заключение отметим, что для апробации решений, внедренных в автоматизированную систему «Полезный эффект», был проведен ряд экспериментов, в каждом из которых пользователи пытались решить задачи по поиску ФЭ на различных автоматизированных системах.

Пользователи для эксперимента подбирались таким образом, чтобы среди них были как новички в предметной области (поиск ФЭ), так и довольно опытные пользователи.

Испытания показали, что на большинстве задач разработанная система позволяет быстрее и правильнее ввести поисковый запрос. Это достигается наличием текстового запроса, удобной навигацией по дереву тезаурусов и возможностью воспользоваться подсказкой системы для коррекции или формализации запроса. Кроме того, необходимо отметить высокую субъективную оценку данной системы пользователями, так как она была признана более удобной в использовании, чем системы-аналоги.

Разработанная система может быть использована в инженерном творчестве, изобретательстве, а также в учебном процессе в дисциплинах, связанных с физическими знаниями.

Теоретические и практические результаты работы содержат ряд инвариантных компонентов, которые могут быть использованы в исследованиях и разработках в других областях.