5_1

5. РАЗРАБОТКА НЕОБХОДИМОГО ПРОГРАММНО-ИНФОРМАЦИОННОГО
ОБЕСПЕЧЕНИЯ
Глава 5 содержит краткое описание программно-информационного
обеспечения разработанной технологии развития научных способностей. Оно
обеспечивает:

расчет
параметров
и
принятие
решений
в
условиях
неопределенности (ПРИНН),

тестирование
ряда
психологических
и
функциональных
характеристик личности, свидетельствующих о предрасположенности к
исследовательской деятельности (ПАВА),

измерение параметров целевой установки личности,

моделирование и оптимизацию траекторий развития научных
способностей,

оценку творческого уровня выполненных исследовательских работ
и творческого потенциала развивающейся личности в рамках образовательной
технологии,

измерение реальной структуры и достигнутого уровня развития
научных способностей личности.
В совокупности разработанное обеспечение позволяет реализовать
оптимальное управление развитием научных способностей на локальном и
региональном уровнях (см. гл. 7).
Ряд приведенных далее результатов получен совместно с Г.В.Акоповым,
В.И.Афанасьевой,
И.Н.Веревкиной,
Д.Е.Кадочкиным,
С.Р.Кирюковым,
С.М.Михайленко. Во всех случаях работа велась под научным руководством
автора.
5.1. ПРОГРАММА РАСЧЕТА ПАРАМЕТРОВ И ПРИНЯТИЯ РЕШЕНИЙ
В УСЛОВИЯХ НЕОПРЕДЕЛЕННОСТИ (ПРИНН)
Разработанный в гл. 3 метод ПРИНН находит широкое применение в
рамках предлагаемой образовательной технологии. Помимо того, что он
149
используется при определении параметров и коэффициентов математической
модели (см. гл. 4), он оказывается необходимым при комплексной оценке
уровня выполненных исследовательских работ и творческого потенциала
развивающейся молодежи. Используется он также в широком спектре других
приложений в технике, психологии, социологи, медицине. Соответствующие
программы применяются автономно или встраиваются в специализированные
программные комплексы и экспертные системы. В данной главе описаны две
наиболее распространенные
реализации, осуществляющие комплексный
расчет эффективности при неопределенности критериев для конечного
множества вариантов решений: ПРИНН-2, работающая в среде DOS, и ПРИНН5, работающая в среде WINDOWS. Каждая из них позволяет удобно вводить и
корректировать исходные данные при практически неограниченном числе
вариантов решения и критериев (как количественных, так и качественных),
задавать политику выбора (т.е. направление оптимизации и, при желании,
уровень
значимости
каждого
критерия),
рассчитывать
комплексную
эффективность, сохранять и выдавать на печать результаты расчета.
Разработанная
совместно
с
С.М.Михайленко
позволяет производить сопоставление
значительного
программа
числа
ПРИНН-2
разнородных
показателей, описываемых количественными и качественными критериями. На
их основе она рассчитывает комплексную эффективность вариантов решений.
После инициирования системы пользователь попадает
на основное поле
(Рис. 10), расчерченное в формате решаемой задачи. Вторая снизу строка поля
является информационной.
В
зависимости
от положения
светлого
прямоугольника (маркера) в ней высвечивается краткая инструкция по
возможным действиям пользователя. В нижней строке поля указаны
функциональные клавиши, реализующие основные действия пользователя. При
нажатии клавиши F9 в верхней строке поля появляется меню, позволяющее
реализовать
основные
действия
пользователя
перемещением
по
ней
(стрелками) светлого прямоугольника и нажатием клавиши "Enter". Отказ от
действия осуществляется нажатием клавиши "Enter".
150
Рис. 10. Основной экран программы ПРИНН-2
Это поле
позволяет осуществлять чтение/запись конкретной задачи,
вводить и корректировать сведения о вариантах решения и критериях
эффективности, осуществлять расчет комплексной эффективности вариантов,
ранжировать их по эффективности, получать подсказки. Поле представляет
собой таблицу, в первом столбце которой высвечиваются названия вариантов
решения, а остальные столбцы позволяют хранить информацию о критериях
эффективности. Столбцы заполняются пользователем. Для этого (стрелками)
к соответствующей клетке таблицы подводится маркер и производится набор
информации, завершаемый нажатием клавиши "Enter".
Для корректировки
информации нажимается клавиша "Enter", а затем информация корректируется
по обычным правилам с использованием стрелок и клавиш DEL, <-, INS, после
чего нажимается клавиша "Enter".
Иной способ ввода
информации
предусмотрен лишь для второй строки шапки таблицы (см. ниже).
При необходимости удалить из таблицы вариант решения следует,
установив
маркер в любой клетке соответствующей строки одновременно
нажать клавиши "Ctrl"+ "В" (от русского "вариант"), а затем клавишу "У" (от
русского "удалить"). Если требуется вставить в середину таблице строку для
нового варианта, следует, подведя к нужному месту маркер, нажать "Ctrl"+"В"
151
и "В" (от русского "вставить"). Аналогичные операции с критериями
выполняются клавишами "Ctrl"+"К" (от русского "критерий"), затем "У" и
"Ctrl"+"К", затем "В".
Первая строка
шапки
таблицы
содержит название критерия
эффективности. Вторая строка отражает тип критерия (количественный или
качественный)
и
политику выбора.
Если критерий носит качественный
характер, его измерение осуществляется в шкале с конечным числом уровней
(например: незначительно, слабо, значительно, сильно - 4-х уровневая шкала).
Допускаются шкалы от двух до пяти уровней, причем предполагается, что
более высокий уровень соответствует более желательному для пользователя
значению критерия.
В соответствии с этим необходимо правильно
формулировать качественные критерии. Качественный характер критерия
отмечается тем, что при вводе политики выбора (см. далее) ему соответствует
код, содержащий символ "*", например, " В *4 ".
Политика выбора
указывает желаемое направление изменения
критерия (MAX,MIN) и уровень его значимости (важнейший (В), обычный
(О), несущественный (Н)).Для ее задания используются клавиши <пробел> или
<Enter>.
Последовательным нажатием
необходимая политика выбора.
этих клавиш устанавливается
В остальных клетках таблицы помещаются
значения критериев эффективности для различных вариантов решения.
При чтении/записи задачи пользователь попадает
содержащее
сведения о ранее поставленных задачах.
на
Для чтения задачи
необходимо подвести светлый прямоугольник к ее названию и
клавишу "Enter".
меню,
нажать
Для записи задачи необходимо подвести светлый
прямоугольник к нужной строке меню, нажать ввод и записать ее название,
нажав после этого клавишу "Enter". Для обновления ранее поставленной задачи
необходимо в
режиме
записи
подвести
светлый
прямоугольник
к ее
названию и нажать клавишу "Enter".
Программа ПРИНН-5 представляет собой более современную версию
реализации метода ПРИНН. Ее основное полн представлено на Рис. 11.
152
Рис. 11. Основной экран программы ПРИНН-5
В нижней части экрана вводится информация о критериях. В отличие от
ПРИНН-2, допускающего только три
группы значимости (Н, О и В),
количество групп значимости в ПРИНН-5 неограничено. В верхней части
экрана вводятся данные об оцениваемых альтернативах. Количество критериев
– до 60, альтернатив – до 200. В случае надобности эти ограничения могут
быть расширены. Необходимые манипуляции с данными осуществляются
нажатием «мышью» на соответствующие кнопки.
153
5.2. ПРОГРАММНЫЙ КОМПЛЕКС ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ
И ОПТИМИЗАЦИИ ТРАЕКТОРИЙ РАЗВИТИЯ
НАУЧНЫХ СПОСОБНОСТЕЙ
Программный комплекс для моделирования и оптимизации траекторий
развития научных способностей, созданный совместно с С.Р.Кирюковым и
Д.Е.Кадочкиным, работает в среде WINDOWS. Он реализует математическую
модель, описанную в главе 2, настроенную на значения базовых параметров,
полученные в четвертой главе, использует модифицированный метод РунгеКутта с переменным шагом для решения задачи Коши и симплекс метод для
решения
на
каждом
шаге
интегрирования
задачи
линейного
программирования. Комплекс обеспечивает возможность настройки всех
исходных данных и расчет траектории развития научных способностей для
всех видов стратегии развития: эмпирической, локально-оптимальной и
глобально-оптимальной. При этом визуализируется динамика изменения всех
элементов квалификации и структура мотивации, сохраняется протокол
расчета.
Блок-схема комплекса приведена на Рис.12. Все блоки являются
взаимосвязанными и взаимонезависимыми, то есть могут быть легко
дополнены или изменены.
Установка
параметров
Анализ
входящих
данных
Тестирование
целевой
Решение системы
ДУ
Графическая и
численная
интерпретация
Решение задачи
Сохранение
ЛП
результатов
установки
Рис. 12. Блок-схема программного комплекса
На Рис. 13,14 показаны основные экраны программного комплекса.
154
Рис.13. Экран исходных данных
Рис.14. Экран выполнения расчетов
155
Экран исходных данных позволяет легко устанавливать исходные данные
для расчетов, в том числе начальную квалификацию, коэффициенты целевой
установки и ранжирующей функции для эмпирической стратегии развития.
Экран выполнения расчетов позволяет инициировать расчет нужного вида
стратегии, наблюдать за его ходом и результатами, приостанавливая
вычисления по мере необходимости и корректируя их ход, и документировать
результаты расчета. Реализованы четыре режима расчета: эмпирической,
локально-оптимальной, глобально-оптимальной и имитационной стратегий.
Первые три вида подробно охарактеризованы в гл.2.
Под расчетом
имитационной стратегии имеется в виду режим работы программного
комплекса, при котором пользователь имеет возможность в произвольные
моменты
произвольно
задавать
структуру
деятельности
моделируемой
личности. Этот режим необходим в исследовательских целях.
В правой части экрана, показанного на Рис.14, расположены командные
кнопки, в верхней части – окна контроля за ходом вычислений. Наиболее
полную информацию в процессе расчета пользователь получает из данных,
отображаемых в левой центральной и нижней частях экрана. В центральной
части
отображаются
36
графиков,
отвечающих
36
элементам
исследовательской деятельности и показывающих, в зависимости от установки,
процесс изменения уровней мотивации или научной квалификации. Эти же
данные в количественной форме показываются в 36 окошках в нижней части
экрана. Слева внизу выводятся графики изменения важнейших интегральных
характеристик: общей квалификации, величине внешней помощи и суммарного
уровня мотивации. Таким образом, комплекс представляет в наглядной форме
исчерпывающую информацию о ходе моделирования.
Ввиду большой вычислительной сложности моделирования локальнооптимальной и глобально-оптимальной стратегии, их расчет занимает
достаточно длительное время – порядка 15-20 минут на ПЭВМ Pentium 200.
156