ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНАЯ СИСТЕМА АДАПТАЦИИ ТЕКСТОВОЙ УЧЕБНОЙ ИНФОРМАЦИИ

Интеллектуальная система адаптации текстовой учебной информации относится к классу систем манипулирование данными, представленными на естественном языке, и может быть использована для автоматизированной адаптации сложной текстовой учебной информации при подготовке иностранных специалистов, слабо владеющих языком, на котором исходный учебный материал разработан. Известно устройство /1/ /прототип/, в состав которого входит база знаний, машина логического вывода, рабочая память, блок объяснения, пользовательский интерфейс, блок приобретения знаний, причем выходы базы знаний и рабочей памяти соединены с первым и вторым входами машины логического вывода, третий вход машины логического вывода соединен со вторым выходом блока приобретения знаний, первый и второй выходы машины логического вывода соединены с входами базы знаний и рабочей памяти, третий выход машины логического вывода соединен с первым входом блока объяснения, выход блока объяснения и первый выход блока приобретения знаний соединены с первым и вторым входами пользовательского интерфейса, первый и второй выходы пользовательского интерфейса соединены со вторым входом блока объяснения и входом блока приобретения знаний, третий вход и третий выход пользовательского интерфейса соединены с внешним по отношению к системе пользователем (являются входом и выходом устройства).
Устройство /1/ может быть использовано для автоматизированной адаптации сложной текстовой учебной информации при подготовке иностранных специалистов, слабо владеющих языком, на котором исходный учебный материал разработан. В этом случае устройство /1/ функционирует следующим образом. На предварительном этапе работы интеллектуальной системы адаптации текстовой учебной информации в базу знаний закладываются правила адаптации исходной учебной информации.
После завершения предварительного этапа работы системы пользователь через пользовательский интерфейс интеллектуальной системы адаптации текстовой учебной информации вводит исходный адаптируемый учебный материал. В результате работы системы на выходе пользовательского интерфейса формируется адаптированная текстовая учебная информация. Полученные результаты выдаются пользователю через выход пользовательского интерфейса.
Недостатком устройства /1/ является то, что решение задачи адаптации исходной текстовой учебной информации осуществляется недостаточно эффективно потому, что проводится без учета языковых характеристик исходной адаптируемой текстовой учебной информации.
Заявляемая полезная модель направлена на повышение эффективности адаптации исходной текстовой учебной информации, подготовленной на языке, слабо освоенном обучаемыми.
Заявляемая интеллектуальная система адаптации текстовой учебной информации, как и прототип, содержит базу знаний, машину логического вывода, рабочую память, блок объяснения, пользовательский интерфейс, блок приобретения знаний, причем выход базы знаний и первый выход рабочей памяти соединены с первым и вторым входами машины логического вывода, третий вход машины логического вывода соединен со вторым выходом блока приобретения знаний, первый и второй выходы машины логического вывода соединены с входом базы знаний и первым входом рабочей памяти, третий выход машины логического вывода соединен с первым входом блока объяснения, выход блока объяснения и первый выход блока приобретения знаний соединены с первым и вторым входами пользовательского интерфейса, первый и второй выходы пользовательского интерфейса соединены со вторым входом блока объяснения и входом блока приобретения знаний, третий вход и третий выход пользовательского интерфейса являются первым входом и выходом интеллектуальной системы адаптации текстовой учебной информации.
В отличие от прототипа интеллектуальная система адаптации текстовой учебной информации содержит блок хранения исходной текстовой учебной информации, базу данных о языковых характеристиках учебного материала, базу данных о языковых характеристиках информационно-избыточного материала, подсистему разбиения исходной текстовой учебной информации на блоки, блок анализа языковых характеристик адаптируемого учебного материала, причем вход блока хранения исходной текстовой учебной информации является вторым входом интеллектуальной системы адаптации текстовой учебной информации, выход блока хранения исходной текстовой учебной информации соединен с пятым входом подсистемы разбиения исходной текстовой учебной информации на блоки, выход базы данных о языковых характеристиках учебного материала соединен с первыми входами подсистемы разбиения исходной текстовой учебной информации на блоки и блока анализа языковых характеристик адаптируемого учебного материала, а также с четвертым входом машины логического вывода, выход базы данных о языковых характеристиках информационно-избыточного материала соединен со вторыми входами подсистемы разбиения исходной текстовой учебной информации на блоки и блока анализа языковых характеристик адаптируемого учебного материала, а также с пятым входом машины логического вывода, выход подсистемы разбиения исходной текстовой учебной информации на блоки соединен с пятым входом блока анализа языковых характеристик адаптируемого учебного материала, четвертый выход машины логического вывода соединен с четвертым входом блока анализа языковых характеристик адаптируемого учебного материала, пятый выход машины логического вывода соединен с четвертым входом подсистемы разбиения исходной текстовой учебной информации на блоки, второй выход рабочей памяти соединен с третьим входом блока анализа языковых характеристик адаптируемого учебного материала, первый выход блока анализа языковых характеристик адаптируемого учебного материала соединен с третьим входом подсистемы разбиения исходной текстовой учебной информации на блоки, второй выход блока анализа языковых характеристик адаптируемого учебного материала соединен со вторым входом рабочей памяти.
Ниже приводится пример заявляемой полезной модели. На фиг.1 приведена структурная схема интеллектуальной системы адаптации текстовой учебной информации.
Заявляемая интеллектуальная система адаптации текстовой учебной информации (фиг.1) содержит:
1 - базу знаний;
2 - машину логического вывода;
3 - рабочую память;
4 - блок объяснения;
5 - пользовательский интерфейс;
6 - блок приобретения знаний;
7 - блок хранения исходной текстовой учебной информации;
8 - базу данных о языковых характеристиках учебного материала;
9 - базу данных о языковых характеристиках информационно-избыточного материала;
10 - подсистему разбиения исходной текстовой учебной информации на блоки;
11 - блок анализа языковых характеристик адаптируемого учебного материала.
База знаний 1 представляет собой рабочую станцию, например типа Avelion DW200 /2/, позволяющую хранить в оперативной памяти общие правила адаптации исходного учебного материала. Вход базы знаний соединен с выходом 2.6 машины логического вывода. Выход базы знаний соединен с входом 2.1 машины логического вывода.
Машина логического вывода 2 представляет собой рабочую станцию, например типа Avelion DW200 /2/, способную выполнять логические и арифметические действия с данными, хранящимися в рабочей памяти, в соответствии с правилами, хранящимися в базе знаний. Входы 2.1 и 2.2 машины логического вывода соединены с выходом базы знаний и выходом 3.3 рабочей памяти. Вход 2.3 соединен с выходом 6.2 блока приобретения знаний. Вход 2.4 машины логического вывода соединен с выходом базы данных о языковых характеристиках учебного материала. Вход 2.5 машины логического вывода соединен с выходом базы данных о языковых характеристиках информационно-избыточного материала. Выход 2.6 машины логического вывода соединен с входом базы знаний, выход 2.7 соединен с входом 3.1 рабочей памяти, выход 2.8 соединен с входом 4.1 блока объяснения, выход 2.9 соединен с входом 11.4 блока анализа языковых характеристик адаптируемого учебного материала, выход 2.10 соединен с входом 10.4 подсистемы разбиения исходной текстовой учебной информации на блоки.
Рабочая память 3 представляет собой рабочую станцию, например типа Avelion DW200 /2/, позволяющую хранить в оперативной памяти исходные и промежуточные результаты, связанные с обработкой исходного адаптируемого учебного материала. Вход 3.1 рабочей памяти соединен с выходом 2.7 машины логического вывода. Вход 3.2 рабочей памяти соединен с выходом 11.7 блока анализа языковых характеристик адаптируемого учебного материала. Выход 3.3 рабочей памяти соединен с входом 2.2 машины логического вывода. Выход 3.4 рабочей памяти соединен с входом 11.3 блока анализа языковых характеристик адаптируемого учебного материала.
Блок объяснения 4 представляет собой рабочую станцию, например типа Avelion DW200 /2/, способную запоминать цепочку правил, в соответствии с которыми был получен очередной результат адаптации исходного адаптируемого учебного материала. Вход 4.1 блока объяснения соединен с выходом 2.8 машины логического вывода. Вход 4.2 блока объяснения соединен с выходом 5.4 пользовательского интерфейса. Выход блока объяснения соединен с входом 5.1 пользовательского интерфейса.
Пользовательский интерфейс 5 представляет собой рабочую станцию, например типа Avelion DW200 /2/, оснащенную стандартным набором технических и программных средств для общения с пользователем (дисплеем, клавиатурой и т.п.). Вход 5.1 пользовательского интерфейса соединен с выходом блока объяснения. Вход 5.2 пользовательского интерфейса соединен с выходом 6.1 блока приобретения знаний. Вход 5.3 пользовательского интерфейса является первым входом интеллектуальной системы адаптации текстовой учебной информации. Выход 5.4 пользовательского интерфейса соединен с входом 4.2 блока объяснения. Выход 5.5 пользовательского интерфейса соединен с входом блока приобретения знаний. Выход 5.6 пользовательского интерфейса является выходом интеллектуальной системы адаптации текстовой учебной информации.
Блок приобретения знаний 6 представляет собой рабочую станцию, например типа Avelion DW200 /2/, обеспечивающую организацию диалоговой процедуры, целью которой является закладывание (корректировка) правил анализа языковых характеристик адаптируемого учебного материала. Вход блока приобретения знаний соединен с выходом 5.5 пользовательского интерфейса. Выход 6.1 блока приобретения знаний соединен с входом 5.2 пользовательского интерфейса. Выход 6.2 блока приобретения знаний соединен с входом 2.3 машины логического вывода.
Блок хранения исходной текстовой учебной информации 7 представляет собой рабочую станцию, например типа Avelion DW200 /2/, выполняющую функции электронного хранилища исходной текстовой учебной информации. Вход блока хранения исходной текстовой учебной информации является вторым входом интеллектуальной системы адаптации текстовой учебной информации. Выход блока хранения исходной текстовой учебной информации соединен с входом 10.5 подсистемы разбиения исходной текстовой учебной информации на блоки.
База данных о языковых характеристиках учебного материала 8 представляет собой электронное хранилище информации о типовых лексических и семантических характеристиках учебного материала в соответствующе предметной области знаний. База данных может функционировать на принципах Oracle8/8i /3/. Выход распределенной базы данных о языковых характеристиках учебного материала соединен с входом 10.1 подсистемы разбиения исходной текстовой учебной информации на блоки, входом 11.1 блока анализа языковых характеристик адаптируемого учебного материала и входом 2.4 машины логического вывода.
База данных о языковых характеристиках информационно-избыточного материала 9 представляет собой электронное хранилище информации о типовых лексических и семантических характеристиках избыточного учебного материала. База данных может функционировать, например, на принципах Oracle8/8i /3/. Выход базы данных о языковых характеристиках информационно-избыточного материала соединен с входом 10.2 подсистемы разбиения исходной текстовой учебной информации на блоки, входом 11.2 блока анализа языковых характеристик адаптируемого учебного материала и входом 2.5 машины логического вывода.
Подсистема разбиения исходной текстовой учебной информации на блоки 10 представляет собой рабочую станцию, например типа Avelion DW200 /2/, обеспечивающую организацию разбиения исходного адаптируемого учебного материала на информационные блоки в соответствии с установленными критериями и присвоение каждому информационному блоку признака одного из шести классов. Вход 10.1 подсистемы разбиения исходной текстовой учебной информации на блоки соединен с выходом базы данных о языковых характеристиках учебного материала. Вход 10.2 подсистемы разбиения исходной текстовой учебной информации на блоки соединен с выходом базы данных о языковых характеристиках информационно-избыточного материала. Вход 10.3 подсистемы разбиения исходной текстовой учебной информации на блоки соединен с выходом 11.6 блока анализа языковых характеристик адаптируемого учебного материала. Вход 10.4 подсистемы разбиения исходной текстовой учебной информации на блоки соединен с выходом 2.10 машины логического вывода. Вход 10.5 подсистемы разбиения исходной текстовой учебной информации на блоки соединен с выходом блока хранения исходной текстовой учебной информации. Выход подсистемы разбиения исходной текстовой учебной информации на блоки соединен с входом 11.5 блока анализа языковых характеристик адаптируемого учебного материала.
Блок анализа языковых характеристик адаптируемого учебного материала 11 представляет собой рабочую станцию, например типа Avelion DW200 /2/, обеспечивающую эффективную адаптацию исходного адаптируемого учебного материала. Вход 11.1 блока анализа языковых характеристик адаптируемого учебного материала соединен с выходом базы данных о языковых характеристиках учебного материала. Вход 11.2 блока анализа языковых характеристик адаптируемого учебного материала соединен с выходом базы данных о языковых характеристиках информационно-избыточного материала. Вход 11.3 блока анализа языковых характеристик адаптируемого учебного материала соединен с выходом 3.4 рабочей памяти. Вход 11.4 блока анализа языковых характеристик адаптируемого учебного материала соединен с выходом 2.9 машины логического вывода. Вход 11.5 блока анализа языковых характеристик адаптируемого учебного материала соединен с выходом подсистемы разбиения исходной текстовой учебной информации на блоки. Выход 11.6 блока анализа языковых характеристик адаптируемого учебного материала соединен с входом 10.3 подсистемы разбиения исходной текстовой учебной информации на блоки. Выход 11.7 блока анализа языковых характеристик адаптируемого учебного материала соединен с входом 3.2 рабочей памяти.
Конструктивно интеллектуальная система адаптации текстовой учебной информации представляет собой комплект аппаратуры, размещенной в стационарном помещении. Диапазон изменения внешних факторов при эксплуатации интеллектуальной системы адаптации текстовой учебной информации соответствует группе 1.3 УХЛ ГОСТ В20.310.304-75.
Работает интеллектуальная система адаптации текстовой учебной информации следующим образом.
На подготовительном этапе работы системы в базу знаний загружаются общие правила адаптации исходного учебного материала. В базу данных о языковых характеристиках учебного материала загружается информация о типовых лексических и семантических характеристиках учебного материала в соответствующей предметной области знаний. В базу данных о языковых характеристиках информационно-избыточного материала загружается информация о типовых лексических и семантических характеристиках избыточного учебного материала
После завершения предварительного этапа работы системы пользователь вводит через второй вход интеллектуальной системы адаптации текстовой учебной информации исходный адаптируемый учебный материал, который хранится в блоке хранения исходной текстовой учебной информации 7.
Из машины логического вывода в подсистему разбиения исходной текстовой учебной информации на блоки 10 поступают данные, определяющие критерии разбиения исходного адаптируемого учебного материала на информационные блоки. Из базы данных о языковых характеристиках учебного материала в подсистему разбиения исходной текстовой учебной информации на блоки, в машину логического вывода и в блок анализа языковых характеристик адаптируемого учебного материала поступают данные о типовых лексических и семантических характеристиках учебного материала в соответствующе предметной области знаний. Из базы данных о языковых характеристиках информационно-избыточного материала в подсистему разбиения исходной текстовой учебной информации на блоки, в машину логического вывода и в блок анализа языковых характеристик адаптируемого учебного материала поступают данные о типовых лексических и семантических характеристиках избыточного учебного материала.
В блоке анализа языковых характеристик адаптируемого учебного материала, формируются текущие сообщения о состоянии адаптируемого учебного материала на очередном шаге его адаптации. Для этого автоматически определяется наличие в адаптируемом материале, полученном на промежуточном этапе адаптации, типовых лексических и семантических характеристиках избыточного учебного материала. Сформированные текущие сообщения о состоянии адаптируемого учебного материала передаются через машину логического вывода, блок объяснения и пользовательский интерфейс пользователю системы, который принимает решение о целесообразности (нецелесообразности) реализации рекомендаций, содержащихся в указанных сообщениях. В результате работы интеллектуальной системы адаптации текстовой учебной информации на выходе пользовательского интерфейса формируется адаптированный учебный материал, дающий достаточно полное описание предмета обучения при минимальной информационной избыточности.
Путем проведения многократных учебных экспериментов установлено, что применение заявляемой модели позволяет повысить эффективность адаптации исходной текстовой учебной информации, подготовленной на языке, слабо освоенном обучаемыми, по сравнению с прототипом в 2,3-2,5 раза.
Представленный вариант построения интеллектуальной системы адаптации текстовой учебной информации не исчерпывает возможные способы ее практического исполнения.
Источники, принятые во внимание:
1. Джаратано Д., Райли Г. Экспертные системы. Принципы разработки и программирования. - М.: Издательский дом "Вильяме", 2007, рис.1.6., с.70 (прототип).
2. Пятибратов А.П., Гудыно Л.П., Кириченко А.А. вычислительные системы, сети и телекоммуникации. - М.: Финансы и статистика; ИНФРА-М, 2009.
3. Луни К. Oracle 9. Настольная книга администратора - М.: Изд-во ЛОРИ, 1999.