Интеллектуализация интерфейса взаимодействия пользователя с базой данных физических эффектов

• Автор: Герасимов, Александр Михайлович
• Шифр специальности: 05.13.12
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Волгоград
• Количество страниц: 145 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ.
1. АНАЛИЗ ПРОБЛЕМЫ РАЗРАБОТКИ ЭФФЕКТИВНОГО ПОЛЬЗОВАТЕЛЬСКОГО ИНТЕРФЕЙСА ДЛЯ ПОИСКОВОЙ СИСТЕМЫ ПО ФИЗИЧЕСКИМ ЭФФЕКТАМ

1.1. Применение баз данных по физическим эффектам в инженерном творчестве

1.1.1. Необходимость практического использования БД ФЭ

1.1.2. Модели описания физических эффектов

1.1.3. Виды поиска в БД ФЭ

1.1.4. Обзор существующих информационнопоисковых систем для работы с БД ФЭ

1.1.5. Типовая последовательность действий пользователя при использовании систем поиска физических эффектов

1.1.6. Проблемы поиска ФЭ.

1.1.7. Анализ проблем поиска ФЭ.

1.2. Подходы К СОЗДАНИЮ ПОЛЬЗОВАТЕЛЬСКИХ ИНТЕРФЕЙСОВ.

1.2.1. Классификация типовых проблем пользователей
1.2.2. Проектирование пользовательского интерфейса как процесс
1.2.3. Дизайн.
1.2.4. Эргономичность.
1.2.5. Понятность.
1.2.6. Гибкость.
1.2.7. Ассистирование пользователю
1.2.8. Ролевая модель.
1.2.9. Паттерны пользовательского интерфейса
1.2 Элементарные операции.
1.3. Интеллектуальные интерфейсы.
1.3.1. Понятие об интеллектуазьном интерфейсе.
1.3.2. Важные компоненты систем с интеллектуальным интерфейсом
1.3.3. Проблемы построения систем с интеллектуальным интерфейсом
1.3.4. Прототипы систем с интеллектуальным интерфейсом
1.4. Машинная обработка текстов на естественном языке
1.4.1. Проблема понимания естественного языка.
1.4.2. Уровни анализа естественных языков.
1.4.3. Теории и методы анализа текстов
1.4.4. Области применения.
1.4.5. Программные реализации
1.5. Цель и задачи работы
2. МЕТОДЫ И АЛГОРИТМЫ ПОСТРОЕНИЯ ЭФФЕКТИВНЫХ ПОЛЬЗОВАТЕЛЬСКИХ ИНТЕРФЕЙСОВ.
2.1. Модели пользователя, предметной области и среды взаимодействия
2.1.1. Неадекватные интерфейсы
2.1.2. Модель пользователя
2.1.3. Модель предметной области
2.1.4. Модель среды взаимодействия
2.1.5. Использование моделей при проектировании адаптивного интерфейса
2.2. Анализ естественноязыковых вопросов для поиска физических эффектов .
2.2.1. Задача поиска физических эффектов по вопросу на естественном языке.
2.2.2. Общее описание процесса поиска физических эффектов по вопросу на естественном языке
2.2.3. Семантическая структура естественноязыковых вопросов
2.2.4. Распознавание компонентов запроса в семантической структуре
2.2.5. Правила распознавания компонентов запроса
2.2.6. Обработка вариантов трактовки вопроса
2.2.7. Пример обработки семантической структуры.
2.3. Построение метрики близости терминов, встречающихся в наборе текстов
2.3.1. Оценка полезности получения набора близких терминов
2.3.2. Способы оценивания близости слов.
2.3.3. Близость к полнотекстовому запросу.
2.4. Управление интерфейсом с помощью жестов мыши
2.5. Методы анализа и коррекции поисковых запросов.
2.5.1. Типичные ситуации неэффективного поиска
2.5.2. Способы повышения качества поисковых запросов
2.6. Области и границы применимости алгоритмов и методов.
2.7. Выводы по второй главе
3. РАЗРАБОТКА АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ ПОИСКОВОЙ СИСТЕМЫ ПО ФИЗИЧЕСКИМ ЭФФЕКТАМ.
3.1. Выбор технологий разработки и средств реализации
3.1.1. Процесс разработки.
3.1.2. Технология проектирования
3.1.3. Выбор операционной системы и платформы.
3.1.4. Выбор инструментальных средств и библиотек
3.2. Архитектура программной системы
3.3. Эргономика пользовательского интерфейса
3.3.1. Применяемые паттерны пользовательского интерфейса.
3.3.2. Решения по эргономике.
3.4. Модуль распознавания жестов мыши.
3.5. Реализация адаптивности
3.5.1. Возможности адаптивности
3.5.2. Вычисление значений характеристик модели пользователя.
3.5.3. Процедура принятия решений подсистемой адаптивности.
3.6. Реализация помощи пользователю при вводе и коррекции запросов
3.6.1. Процедура формирования и вывода советов по коррекции поискового запроса
3.6.2. Работа с задававшимися запросами
3.6.3. Помощь в формализации запроса.
3.7. Реализация обработки вопросов на естественном языке
3.8. Генерация облака близких терминов
3.9. Выводы по третьей главе
4. ТЕСТИРОВАНИЕ И ВНЕДРЕНИЕ СИСТЕМЫ ПОИСКА ФИЗИЧЕСКИХ ЭФФЕКТОВ ДЛЯ РЕШЕНИЯ ПРИКЛАДНЫХ ЗАДАЧ
4.1. Описание испытываемых систем и поисковых заданий
4.1.1. Краткие характеристики испытываемых систем.
4.1.2. Поисковые задания
4.2. Теоретическая оценка эффективности пользовательского интерфейса автоматизированной системы
4.2.1. Метод .
4.2.2. Расчет процесса решения поисковой задачи по методу
4.2.3. Сравнение эффективности пользовательских интерфейсов поисковых систем по физическим эффектам.
4.2.4. Эффективность использования жестов мыши
4.3. Экспериментальные испытания автоматизированной системы
4.3.1. Методика испытаний.
4.3.2. Результаты экспериментов.i
4.3.3. Анализ результатов.
4.3.4. Оценка эффективности отдельных подсистем.
4.4. Внедрение системы Полезный Эффект.
4.4.1. Общие сведения.
4.4.2. Обзор содержания методических указаний к лабораторной работе по поиску
физических эффектов.
4.5. ВЫВОДЫ ПО ЧЕТВЕРТОЙ ГЛАВЕ
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ


Методы разработки эффективных пользовательских интерфейсов и алгоритмы обработки текстов на естественном языке. Методы исследования. В работе использованы методы системного анализа, принятия решений в условиях неопределенности, обработки текстовой информации на естественном языке, искусственного интеллекта, объектноориентированного проектирования программных систем и оценки эргономичности пользовательских интерфейсов. Обоснованность и достоверность результатов. Достоверность полученных результатов обеспечивается использованием апробированных методов системного анализа, искусственного интеллекта, компьютерной лингвистики и проектирования пользовательских интерфейсов, а также эмпирической оценкой эффективности пользовательского интерфейса но методу вОМБ и закону Фигса и результатами экспериментальной проверки работы программной системы в процессе поиска физических эффектов различными пользователями. Практическая значимость и внедрение. Создана новая информационнопоисквая система по физическим эффектам Полезный Эффект, поддерживающая различные виды поиска поиск по формализованным запросам, полнотекстовый поиск, поиск но запросам на естественном языке, а также предоставляющая возможность комбинировать их результаты. Упрощен поиск физических эффектов и повышена релевантность результатов поиска за счет внедрения эффективных поисковых инструментов и подсистем помощи пользователю. Разработанная система может использоваться учеными и иженерами на начальных этапах проектирования технических систем. Кроме того, система может быть полезной в преподавании научных дисциплин, связанных с физикой, и служить средством помощи при выполнении студенами лабораторных и курсовых работ. ВолгГТУ и АГУ. По материалам работы получено несколько дипломов на Всероссийских и Региональных смотрахконкурсах работ молодых ученых Москва, , Волгоград, . Апробация результатов работы. Международная школаконференция по приоритетным направлениям развития науки и техники с участием молодых ученых, аспирантов и студентов Судак, , Интеллектуальные САПР I, Дивноморское, Системные проблемы наджности, качества, математического моделирования, информационных и электронных технологий в инновационных проектах Инновагика Сочи, . Публикации. Основные положения диссертации отражены в опубликованных работах. В том числе 3 статьи напечатаны в рецензируемых научных журналах, рекомендованных ВАК для публикации основных результатов диссертационных работ получено 2 свидетельства об официальной регистрации программы для ЭВМ. Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и приложений. Общий объем диссертации 5 страниц, включая рисунков, таблиц, список литературы из 6 наименований. В первой главе приводится обзор современного состояния проблемы поиска физических эффектов, анализируются достоинства и недостатки существующих систем, приводится обоснование необходимости их усовершенствования и предлагаются направления работ по улучшению. В рамках выбранных направлений проводится обзор работ, посвященных созданию эргономичных и адаптивных пользовательских интерфейсов, а также работ по машинной обработке текстов на естественном языке. Во второй главе описываются предложенные автором подходы к повышению эффективности процесса поиска физических эффектов. Для организации адаптивного интерфейса предлагается использовать модели пользователя, предметной области и среды взаимодействия. Для снижения сложности формирования поисковых запросов можно использовать специальные подсистемы помощи по их вводу и коррекции. Коррекцию предлагается осуществлять с использованием набора эвристических правил, сформулированных автором. Предложены и подробно описаны алгоритмы поиска физических эффектов по запросу на ограниченном русском языке и формирования облака связанных терминов для работы с полнотекстовым запросом. Кроме того, описан новый алгоритм распознавания жестов мыши. В конце главы дается оценка применимости рассмотренных алгоритмов и методов в других предметных областях.