Geum.ru

Методы, модели и алгоритмы интеллектуального анализа данных при создании обучающих систем в текстильной и легкой промышленности 05. 13. 01 Системный анализ, управление и обработка информации (промышленность)

Вид материалаАвтореферат
Список публикаций, отражающих содержание работы
Дянкова, Т. Ю.
Пименов, В. И.
Пименов, В. И.
Подобный материал:
1   2   3   4   5

Выводы


В диссертационной работе решена актуальная крупная научная проблема разработки методологии синтеза модели знаний обучающих систем технологической направленности путем автоматического построения обобщающих правил методами обучения распознаванию образов, решение которой ранее не представлялось возможным ввиду построения в процессе технологического и автоматизированного проектирования схем описания технологических процессов кибернетического типа. Полученные результаты позволили с единых системных позиций найти научно-обоснованное решение целому ряду задач по разработке новых методов и алгоритмов обработки информации, что дало возможность представить описание трудноформализуемых технологических процессов, не ограничивать разнообразие производственных технологий, чрезвычайно широкий спектр объектов, понятий и их характеристик, повысить эффективность разработки логических схем систем рассматриваемого класса.

Получены следующие результаты.

1. Анализ современного состояния проблемы показал, что единым методологическим подходом, ранее не применявшимся к исследованиям предметной области создания обучающих систем, может служить теория распознавания образов. Представление знаний, эксплицированных специалистами, и извлечение знаний из массива данных для ряда слабоформализованных конструкторских и технологических задач в текстильной и легкой промышленности могут выполняться на основе методологии ОРО с целью автоматического построения обобщающих правил, описывающих принадлежность ситуаций к классам.

2. Разработан единый методологический подход, ранее не применявшейся к исследованиям предметной области создания обучающих систем, в основу которого положены принципы рационального выбора и построения решающих правил при различных видах априорной неопределенности и комплексное применение дискриминантных алгоритмов. Формирование модели знаний в условиях ограниченной ОВ представляется как комбинаторная задача оптимизации критерия гарантированной оценки риска в пространстве параметров, характеризующих класс РП и сложность системы описания объектов. Обучение базы знаний трактуется в широком смысле: вводится дополнительный этап – выбор класса РП и учитываются взаимосвязи основных этапов, что позволяет добиться более глубокого минимума эмпирического риска по сравнению с известными методами обучения.

3. Исследованы решающие правила различной емкости: логические, линейно-логические, линейные и кусочно-линейные. Результатами являются теоретические оценки их экстраполирующих свойств и практические рекомендации по использованию основных алгоритмов распознавания для повышения эффективности базы знаний проектируемой интеллектуальной обучающей системы.

4. На основе разработанной методологии создана методика применения результатов интеллектуального анализа данных для описания трудноформализуемых технологических процессов и разработано алгоритмическое обеспечение инструментального комплекса, которые позволяют автоматизировать процесс построения модели знаний интеллектуальных обучающих систем.

5. В условиях ограниченной априорной информации результаты комплексного применения дискриминантных алгоритмов позволяют формировать модель знаний с обеспечением высокой точности при принятии решения по новым данным. Для повышения точности дискретных линейных решающих функций предложен интервальный критерий информативности. Для случая большого числа классов предложен новый метод обучения, формирующий бинарную решающую матрицу, которая отличается высокой экстраполирующей силой. Простота процедуры обучения (установка интервальных порогов) и распознавания (логические операции и операции сравнения) позволяет легко реализовать семантическую интерпретацию БРМ.

6. Для случая большого числа классов и нестатистической неопределенности предложен новый метод обучения, формирующий многоградационную матрицу степеней принадлежности. Нечеткое РП помимо учета опыта эксперта позволяет эффективно организовать процесс распознавания с использованием простых операций. Решение о классе объекта выносится в четкой или размытой форме.

7. В ситуациях статистической неопределенности, для задач выявления новых свойств на фоне большого числа случайных, неучтенных факторов, воздействующих на условия протекания технологического процесса, предлагается упрощенный последовательный критерий отношения вероятностей. В случае неравноценности ошибок первого и второго родов определены параметры усеченного ПКОВ, позволяющие повысить эффективность последовательного метода при выявлении интересующего свойства.

8. Поиск систем описания звеньев технологической цепочки выполняется для обобщения информации, содержащейся в классах объектов, и выявления отличительных для каждого класса настроек параметров технологического процесса. Оставшееся подмножество признаков используется при формировании концептуальной составляющей поля знаний, позволяя дать полное заключение о характеристиках исходных компонентов и диапазонах параметров ТП в заданном классе производимой продукции. Разработаны новые критерии, методы и алгоритмы обработки информации для формирования описаний классов объектов: интервальный критерий информативности признаков, позволяющий увеличить экстраполирующую силу дискретных линейных решающих функций; метод кодирования признаков по методу минимального числа порогов, позволяющий повысить степень сжатия информации при построении логических РП; аддитивный алгоритм выбора рабочего словаря, не требующий больших вычислительных затрат.

9. Разработана методика создания информационной модели обучающих систем технологической направленности с использованием найденной системы решающих правил, которая позволяет строить поле знаний, структурировать информационные блоки различного типа – базовые понятия, декларативные фрагменты, процедурные блоки, выявлять дублирующие данные, повторяющиеся для различных технологических процессов, а также устанавливать связи-гиперссылки.

10. Конструктивность принципов комплексного применения множества дискриминантных алгоритмов и эффективность предложенных в работе методов позволили успешно применить созданную методику при разработке логических схем ряда обучающих систем в области технологии и дизайна, основанных на выделении классов, обеспечивая логическое упорядочивание информации и исключение дублирования учебных элементов.

11. Разработана модель многофункциональной обучающей системы, основанная на системе решающих правил, управляющих процессом обучения, которая позволяет реализовать разные уровни усвоения учебного материала.

Разработанная методология применения методов и алгоритмов интеллектуального анализа данных на основе выделения классов и этапности выполнения процедур может использоваться при создании обучающих систем в различных предметных областях и при реализации различных моделей процесса обучения.

Список публикаций, отражающих содержание работы

  1. Пименов, В. И. Обучение в распознающих системах / В. И. Пименов // Интеллектуальные системы: тез. докл. всесоюз. науч.-техн. конф. / МАИ. – М., 1991. – С. 45.
  2. Пименов, В. И. Выбор алгоритмов распознавания / В. И. Пименов // Системы управления и обработки информации: матер. юбил. науч.-техн. конф. / БГТУ. – СПб., 1992. – С. 87–93.
  3. Козлов, Ю. М. Анализатор речевого сигнала для оценки эмоционального состояния человека-оператора / Ю. М. Козлов, В. И. Пименов, И. Л Горьков, О. Г. Малеев // Региональная информатика: тез. докл. III междунар. конф. – СПб, 1994. – Ч. III. – С. 53–54.
  4. Козлов, Ю. М. Компьютерное обучение разговорному иностранному языку / Ю. М. Козлов, Г. Д. Невзорова, В. И. Пименов // Региональная информатика: тез. докл. III междунар. конф. – СПб., 1994. – Ч. III. – С. 66–67.
  5. Козлов, Ю. М. Аппаратно-программные средства речевого общения / Ю. М. Козлов, В. И. Пименов // Вопросы повышения качества управления движущимися объектами: тр. БГТУ. – СПб., 1995. – С. 54–60.
  6. Kozlov, J. M. Acoustic-Phonetic Analysis Methods of Speech Signal / J. M. Kozlov, V. I. Pimenov, I. L. Gorkov // Regional Informatics-95: Proceed. of the IV St.-Petersb. International Conf. – St.-Petersb., 1995. – P. 71–74.
  7. Kozlov, Ju. Distance Learning Approach in the Frame of Man-Computer and Man-to-Man Interaction / Ju. Kozlov, G. Nevzorova, V. Pimenov, S. Lisovskaya // Distance Learning as a Development Strategy: International Conf. on Distanse Education in Russia. – Moscow, 1996. – P. 333–334.
  8. Пименов, В. И. Использование компьютерных технологий для совершенствования языковой подготовки преподавателей математики и информатики / В. И. Пименов // Математика в вузе – стандарты образования – базовая подготовка: тр. междунар. науч.-метод. конф. – СПб., 1996. – С. 134–135.
  9. Пименов, В. И. Использование методов статистики для построения алгоритмов распознавания / В. И. Пименов // Математика в вузе: тр. междунар. науч.-метод. конф. – СПб., 1997. – С. 158–159.
  10. Пименов, В. И. Перспективы применения мультимедийных компьютерных средств и сетевых технологий в системах дистанционного образования / В. И. Пименов // Телематика-97: тр. всерос. науч.-метод. конф. – СПб., 1997. – С. 143.
  11. Пименов, В. И. Обучение дизайнеров в среде Intranet / В. И. Пименов // Новые информационные технологии в вузах и на предприятиях легкой промышленности: тез. докл. всерос. науч.-метод. конф. / СПГУТД. – СПб., 1998. – С. 92–93.
  12. Пименов, В. И. Анализ данных при обучении распознающих систем / В.И. Пименов // Вопросы повышения эффективности управления техническими системами с различными информационными каналами: тр. БГТУ. – СПб., 1998. – С. 15–20.
  13. Воронов, М. В. Комплексный подход к подготовке специалистов по художественному проектированию / М. В. Воронов, А. И. Птушкин, В. И. Пименов // Современные технологии обучения: матер. междунар. конф. – СПб., 1998. – Т. 1. –С. 51–52.
  14. Воронов, М. В. Мультимедийные образовательные системы для инженеров-технологов / М. В. Воронов, В. И. Пименов // Современные технологии обучения: матер. VI междунар. конф. – СПб., 2000. – Ч. 2. – С. 180–181.
  15. Воронов, М. В. Проблемы создания изделий компьютерного дизайна / М. В. Воронов, В. И. Пименов // Дизайн – 2000: матер. междунар. конф. – Херсон, 2000. – С. 65–66.
  16. Воронов, М. В. Использование тренажеров в дистанционном обучении / М. В. Воронов, В. И. Пименов, А. Н. Блинов // Информатизация образования – 2000: матер. всерос. науч.-практ. конф. – Хабаровск, 2000. – С. 23–24.
  17. Воронов, М. В. Мультимедийные технологии и дистанционное обучение / М. В. Воронов, В. И. Пименов // Университетское управление: практика и анализ / Уральский ГУ. – 2000. – № 1(12). – С. 67–69.
  18. Пименов, В. И. Решение проблем применения компьютерных технологий при обучении дизайнеров / В. И. Пименов, М. В. Воронов // V Царскосельские чтения: матер. науч.-теор. межвуз. конф. с международ. участ. – СПб., 2001. – Т. 1. – С. 205–208.
  19. Пименов, В. И. Моделирование текстурных изображений с объемной архитектурой / В. И. Пименов, М. В. Воронов // Новые информационные технологии в университетском образовании: матер. IX междунар. науч.-метод. конф. – Кемерово, 2002. – С. 161–164.
  20. Воронов, М. В. Информационная поддержка системы управления качеством в вузе (Information support of a control system by quality in high school) / М. В. Воронов, В. И. Пименов // Управление качеством в современном вузе: труды междунар. науч.-метод. конф. – СПб.; Калуга, 2003. – Вып. 1. – С. 17–20 (P. 20–23).
  21. Воронов, М. В. Прикладная математика: учеб. пособие / М. В. Воронов, В. И. Пименов, Е. Г. Суздалов / Рекомендовано учебно-методическим объединением по образованию в области технологии, конструирования изделий легкой промышленности. – СПб.: СПГУТД, 2003. – 384 с.
  22. Дянкова, Т. Ю. Конструктивно-технологические аспекты преподавания дисциплин на стыке науки и искусства / Т. Ю. Дянкова, В. И. Пименов // Высокие интеллектуальные технологии и качество образования и науки: матер. XI-й междунар. науч.-метод. конф. – СПб., 2004. – С. 291–292.
  23. Дянкова, Т. Ю. Методы систематизированного проектирования текстильной колористической отделки / Т. Ю. Дянкова, В. И. Пименов // Современные технологии обучения (СТО-2004): матер. X междунар. конф. – СПб., 2004. – Т. 1. – С. 103–104.
  24. Пименов, В. И. Проектирование мультимедийных учебников / В. И. Пименов // Информационные технологии в образовательной, научной и управленческой деятельности (ИНФОТЕКСТИЛЬ—2004): матер. всерос. науч. конф. – М., 2004. – c. 66–67.
  25. Пименов, В. И. Мультимедийная обучающая система “текстильные технологии” / В. И. Пименов, Н. Н. Труевцев, Ю. Н. Ветрова // Современные технологии обучения (СТО-2004): матер. X междунар. конф. – СПб., 2004. – Т. 2. – С. 91–92.
  26. Пименов, В. И. Извлечение знаний при построении решающих правил / В. И. Пименов // Актуальные проблемы экономики и новые технологии преподавания (Смирновские чтения): матер. 3-й междунар. науч.-практ. конф. – СПб., 2004, – C. 281–282.
  27. Суздалов, Е. Г. Анализ системы дистанционного обучения / Е. Г. Суздалов, В. И. Пименов, Н. Р. Туркина // Телематика–2004: тр. XI всерос. науч.-метод. конф. – СПб., 2004. – Т. 2. – С. 511–512.
  28. Суздалов, Е. Г. Системный анализ дистанционного обучения: учеб. пособие / Е. Г. Суздалов, В. И. Пименов, Т. А. Кравец / Рекомендовано учебно-методическим объединением по направлениям педагогического образования. – СПб.: СПГУТД, 2005. –55 с.
  29. Пименов, В. И. Статистические методы и средства исследований: учеб. пособие / В. И. Пименов / Рекомендовано учебно-методическим объединением по образованию в области технологии, конструирования изделий легкой промышленности. – СПб.: СПГУТД, 2005. – 102 с.
  30. Суздалов, Е. Г. Система дистанционного обучения / Е. Г. Суздалов, Н. Р. Туркина, В. И. Пименов // IT-инновации в образовании: матер. всерос. науч.-практ. конф. – Петрозаводск, 2005. – С. 203–206.
  31. Суздалов, Е. Г. Система дистанционного обучения в техническом вузе / Е. Г. Суздалов, Н. Р. Туркина, В. И. Пименов // Формирование профессиональных качеств современного специалиста в техническом университете: матер. IV междунар. науч.-метод. конф. – Кострома, 2005. – С. 69–70.
  32. Пименов, В. И. Методические основы создания образовательных ресурсов для дистанционного обучения / В. И. Пименов, Е. Н. Якуничева // Непрерывное образование в свете модернизации высшей школы: матер. междунар. науч.-практ. конф. – СПб., 2005. – С. 118–123.
  33. Пименов, В. И. Формирование поля знаний интеллектуальных обучающих систем для дисциплин технологического цикла / В. И. Пименов // Телематика’2005: тр. XII всерос. науч.-метод. конф. – СПб., 2005. – Т. 2. – С. 518–520.
  34. Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ № 2005611643. Коруна-дизайн / Е. Я. Сурженко, В. И. Пименов, Е. И. Петрова, Е. Л. Хлебникова, Л. П. Васеха. – Зарегистрировано в Реестре программ для ЭВМ, Москва, 01 июля 2005 г.
  35. Пименов, В. И. Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ № 2006612731. Мультимедийный комплекс по прикладной статистике / В. И. Пименов. – Зарегистрировано в Реестре программ для ЭВМ, Москва, 03 августа 2006 г.
  36. Пименов, В. И. Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ № 2006612223. Обучающая программа по разработке экспертных систем / В. И. Пименов, М. В. Воронов. – Зарегистрировано в Реестре программ для ЭВМ, Москва, 15 августа 2006 г.
  37. Труевцев, Н. Н. Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ № 2006614157. Обучающая программа по текстильным технологиям / Н. Н Труевцев, В. И. Пименов, Ю. Н. Ветрова. – Зарегистрировано в Реестре программ для ЭВМ, Москва, 4 декабря 2006 г.
  38. Пименов, В. И. Компьютерная графика. Работа в СorelDRAW: учеб. пособие / В. И. Пименов / Рекомендовано учебно-методическим объединением по направлениям педагогического образования. – СПб.: СПГУТД, 2006. – 130 с.
  39. Пименов, В. И. Проектирование обучающих систем в области технологии и дизайна: монография / В. И. Пименов. – СПб.: ИПЦ СПГУТД, 2006. – 229 с.
  40. Пименов, В. И. Применение методов обучения распознаванию образов для проектирования динамической модели знаний о технологических процессах / В. И. Пименов // Системы управления и информационные технологии. – 2006. – № 2 (24). – С. 98–103.
  41. Сурженко, Е. Я. Дизайн-программирование ассортимента производственной одежды / Е. Я. Сурженко, Е. И. Петрова, В. И. Пименов // Дизайн. Материалы. Технология. – 2006. – № 1. – С. 3–6.
  42. Пименов, В. И. Построение обучающей системы на базе модели онтологии / В. И. Пименов // Качество. Инновации. Образование. – 2006. – № 4. – С.42–48.
  43. Пименов, В. И. Проектирование баз знаний о технологических процессах / В.И. Пименов // Автоматизация и современные технологии. – 2006. – № 6. – с. 27–37.
  44. Пименов, В. И. Проектирование и управление содержанием обучающих систем технологической направленности / В. И. Пименов // Дизайн. Материалы. Технология. – 2007. – № 1(2). – С. 3–7.
  45. Пименов, В. И. Формализация технологических процессов при построении обучающих систем / В. И. Пименов // Дизайн. Материалы. Технология. – 2007. – № 1(2). – С. 95–99.
  46. Пименов, В. И. Проектирование модели знаний обучающих систем технологической направленности / В. И. Пименов // Информационные технологии. – 2007. – № 6. – С. 66–71.
  47. Пименов, В. И. Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ № 2007610484. Информационная система дистанционного обучения / В. И. Пименов, Е. Г. Суздалов, В. О. Купинский. – Зарегистрировано в Реестре программ для ЭВМ, Москва, 26 января 2007 г.
  48. Якуничева, Е. Н. Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ № 2007612178. Информационная система верификации знаний / Е. Н. Якуничева, В. И. Пименов. – Зарегистрировано в Реестре программ для ЭВМ, Москва, 25 мая 2007 г.
  49. Пименов, В. И. Использование информационных технологий для тестирования студентов экономических специальностей / В. И. Пименов // Экономический рост: финансовый, управленческий и социальный аспекты: сб. науч. тр. по матер. всерос. науч.-практ. конф. – Спб.: Изд-во Политехн. ун-та, 2007. С. 362–368.
  50. Пименов, В. И. Построение модели дистанционного курса по технологическим дисциплинам / В. И. Пименов // Математическое моделирование в образовании, науке и производстве: тезисы 5-й междунар. конф. – Тирасполь, 2007. – C. 193–194.
  51. Якуничева, Е. Н. Вопросы построения информационной обучающей среды / Е. Н. Якуничева, В. И. Пименов // Язык и культура – основа общественной связности. Научная сессия “IX Невские чтения”: матер. междунар. науч.-практ. конф. – СПб., 2007. – С. 173–175.
  52. Пименов, В. И. Применение информационных технологий в обучении студентов-технологов / В. И. Пименов, Е. Н. Якуничева // Известия вузов. Технология текстильной промышленности. – 2008. – № 3. – С. 138–141.
  53. Пименов, В. И. Построение электроного курса на основе выделения классов / В. И. Пименов // Новые информационные технологии в образовании: материалы междунар. науч.-практ. конф. – Екатеринбург, 2008. – Ч. 2. – C. 24–26.
  54. Пименов, В. И. Модель электронного курса при выделении знаний о последовательности действий / В. И. Пименов // Информатика: проблемы, методология, технологии: материалы Восьмой междунар. науч.-метод. конф. – Воронеж, 2008. – Т. 2. – С. 170–174.
  55. Пименов, В. И. Алгоритмическое обеспечение инструментального комплекса для формирования знаний о технологических процессах / В. И. Пименов // Известия вузов. Приборостроение. – 2009. – № 1. – С. 3–9.



Оригинал подготовлен автором

Подписано в печать __.__.2009. Формат 60x84 1/16.

Усл. печ. л. 2,8. Тираж 100 экз..

Отпечатано в типографии СПГУТД

198028, Санкт-Петербург, ул. Моховая, 26