1.2. Описание решаемых задач и структуры ИОС
При создании обучающих систем разработчики все чаще используют интеллектуальные технологии. В работе [31] для создания СДО был использован агентноориентированный подход. Интеллектуальные агенты - новое направление в постоянно развивающейся области приложений и интерфейсов пользователя. Поэтому ими были рассмотрены основные подходы к разработке автоматизированных образовательных систем на основе мультиагентной технологии, в результате чего выбор был сделан в пользу подхода, при котором самые главные агенты функционируют постоянно, а остальные инициализируются только тогда, когда это необходимо. После выполнения своих функций такие агенты освобождают ресурсы, которые они занимали. Таким образом, достигается значительная экономия вычислительных ресурсов, поскольку постоянно функционируют всего 4 агента:
1. Web Сервер, ядро СДО – Microsoft Internet Information Server 4.0;
2. Сервер баз данных – Microsoft SQL Server 7.0;
3. Сервер для работы с электронной почтой – SMTP Server;
4. Сервер для передачи файлов по Internet – FTP Server.
Остальные агенты инициализируются только при необходимости. Основное преимущество подхода к созданию данной системы – невысокая требовательность к вычислительным ресурсам.
Еще одно преимущество заключается в том, что все агенты, кроме четырех перечисленных выше, написаны на интерпретируемом языке сценариев – VBScript с использованием ASP технологии. Следовательно, они будут работать на любом компьютере с операционной системой Windows 95/NT 4.0 или выше, оснащенной броузером Microsoft Internet Explorer 4.0 или выше. Причем затраты времени на интерпретацию VBScript-сценариев будут незначительны.
Основные функции, которые должна выполнять система дистанционного образования [31]:
1. Обеспечивать доступ к образовательной среде только тех пользователей, которые имеют соответствующие права доступа.
2. Обеспечивать удаленную регистрацию пользователя, который имеет право доступа в СДО.
3. Обеспечивать только системного администратора правом изменять атрибуты других пользователей, а также их привилегии.
4. Обеспечивать однозначную идентификацию пользователя в СДО на основе введенных им данных с предоставлением привилегий, которые он имеет.
5. Предоставлять возможность обучаться по выбранному предмету как в режиме online, так и в offline (для этого система позволяет “скачивать” архив при помощи FTP), причем пользователь должен сам управлять процессом своего обучения.
6. Предоставлять возможность проходить тестирование по выбранному предмету, причем на прохождение каждого из тестов отводится определенное количество времени, по истечении которого результаты тестов оцениваются и выставляется оценка на основании информации, которая имеется в системе дистанционного образования по данному тесту.
7. Предоставлять возможность обмениваться информацией между преподавателями и студентами в процессе работы с СДО посредством электронной почты.
8. Иметь средства предоставления преподавателю результатов тестирования студентов, причем с использованием системы поиска "по маске".
9. Должна быть "универсальным контейнером" для предоставления образовательных услуг по любому из существующих предметов. Это означает, что в данной системе должны легко производиться следующие изменения:
добавление электронных учебников по новым предметам, производить обновления учебного материала в них, а также удалять существующие в системе электронные учебники;
добавление тестовых заданий к существующему электронному учебнику, производить их обновления с изменением структуры самих тестовых заданий и удалять существующие тестовые задания.
10. Должна быть реализована функция добавления пользователя любой категории, удаления, а также изменения его атрибутов.
Авторы [37, 38] многоагентную систему обучения масштаба кафедры, рассматривают как набор ролей и связей между ними, которые определяются должностными инструкциями. Роль рассматривается как абстрактное описание функций должностного лица, поэтому система обучения должна предусматривать выполнение следующих ролей: Лектора, Ассистента, Лаборанта и Студента.
Для каждой роли обязательства описаны в соответствии с функциями должностного лица и разделены на две категории: жизнеспособность и условия безопасности. Обязательства жизнеспособности показывают "жизненный цикл" роли и они определены регулярными выражениями, включающими деятельность и взаимодействие данной роли. Деятельность определяется действиями, выполняемыми агентом самостоятельно, а взаимодействие с другими ролями - протоколами. Динамика обучающих систем на основе агентно-ориентированного подхода определяется взаимодействием между ролями. Совокупность взаимодействий между ролями образуют модель взаимодействий, которая состоит из набора установленных протоколов. Для каждого вида взаимодействия составляется отдельный протокол.
В работе [37, 38] модели услуг представляются функциями, которые агент должен выполнять в соответствии с обязательствами жизнеспособности роли. Для каждой услуги, выполняемой агентом, в модели услуг определяются входные и выходные данные, пред- и постусловия, в зависимости от которых агент инициирует выполнение и определяет завершение услуги. Входные и выходные данные для услуг получаются из активностей ролей. Для услуг, реализующих протоколы взаимодействия, они определяются данными обмена между агентами. Например, при записи на дисциплину агент Студент должен выполнить услугу, связанную с реализацией протокола Зарегистрироваться. Входными данными этой услуги, согласно протоколу, будут логин и пароль студента. Выходными данными – данные о студенте (ФИО, группа, название дисциплины). Предусловие к выполнению услуги определяется успешностью прохождения студентом авторизации в системе. Постусловием является корректность выходных данных и факт отправки сообщения лаборанту.
В модели связей [37, 38] отражаются возможные коммуникативные связи между агентами. Эти связи представляется в виде ориентированного или неориентированного графа. В графе узлы соответствуют типам агентов, а дуги – коммуникационным каналам. Каналы коммуникации между агентами предполагают передачу сообщений между агентами в обоих направлениях. Модель связей формируется на основе моделей ролей, взаимодействия и агентов. Реализация МАС обучения средствами системы Bee-gent
В качестве инструментального средства реализации МАС использовалась система Bee-gent [37, 38]. В работе показаны результаты структуризации поведения каждого агента в виде графа состояний и определены протоколы взаимодействий агентов. Фрагмент графа поведения агента Студент показан на рисунке 8.
Рисунок 8. Граф состояний поведения агента Студент.
При взаимодействии агента с другими агентами спецификация отдельных состояний системой Bee-gent предусматривает определение протокола взаимодействия. Протокол должен отражать все линии поведения агента в данном состоянии. В каждом состоянии деятельность агента направлена на выполнение протоколов взаимодействия с целью реализации планируемой линии поведения. Деятельность каждого агента в МАС обучения определяется моделью услуг.
Современная ИОС ВУЗа является сложной распределенной системой. Компонентами такой распределенной системы являются множество субъектов учебного процесса, которые обладают характерными для человека сложным поведением, интеллектом и индивидуальными средствами коммуникации, что делает неэффективным применение традиционных формальных методов для их описания. Поэтому в настоящее время широко используется агентно-ориентированный подход при создании приложений реальной сложности.
Одним из достоинств теории агентов является введение понятия реактивных агентов, направленное на моделирование свойств живых систем. Благодаря основным свойствам агентов, таким как автономность, целенаправленная активность, способность к общественному поведению, возникает возможность на их основе создавать динамические виртуальные среды и интеллектуальные организации, что особенно актуально для обучающих систем.
Компьютерная образовательная среда, созданная на основе многоагентного подхода, обладает следующими возможностями:
независимым и распределенным функционированием субъектов образовательного процесса;
проведением консультаций и контроля знаний по предмету с элементами интеллектуального диалога и использования знаний;
применением индивидуальных образовательных схем обучения с учётом потребностей студентов;
реинжиниринга системы путём изменения её структуры и поведения отдельных агентов;
оптимизации загрузки компьютерной сети за счёт распределённого выполнения программных агентов.
Совершенствуя модели агентов, можно получать системы требуемого уровня интеллектуальности.
Создание обучающих систем на основе агентно-ориентированного подхода, использующего принципы распределенного искусственного интеллекта, позволяет повысить децентрализованность и индивидуальность работы всех участников процесса обучении на основе сохранения реально существующих взаимоотношений между участниками учебного процесса и предоставления возможности автономного и распределенного выполнения учебно-методических обязанностей.
|
