Мультиагентная обучающая система по медицинской диагностике

За последние столетия накопилось огромное количество знаний, а за последние десятилетия наблюдается существенное увеличение их объёмов, что приводит в свою очередь к увеличению сложности их изложения в учебных заведениях. При этом в последних наблюдается недостаток высококвалифицированных преподавательских кадров. Большие трудности часто возникают при оперативной подготовке, изготовлении и ра

спространении учебных пособий различных видов. Указанные факторы негативно сказываются на качестве подготовки обучаемых. В связи с этим большое внимание уделяется применению прогрессивных методов обучения с использованием революционных информационных технологий. Программы предназначенные для передачи обучаемому знаний и для оценки текущего его уровня знаний относительно уровня знаний некоего эталона (за эталон могут быть взяты знания преподавателя), получили название «Автоматизированные обучающие системы» (АОС).

Существует много различных определений АОС, рассмотрим некоторые из них.

Автоматизированная обучающая система – это автоматизированная информационная система, которая включает в себя преподавателя, студентов, комплекс учебно-методических и дидактических материалов, автоматизированную систему обработки данных. Предназначена для поддержки процесса обучения с целью повышения его эффективности.

Автоматизированная обучающая система содержит комплекс программно-технических и учебно-методических средств, обеспечивающих активную учебную деятельность :

обучение конкретным знаниям;

проверку ответов учащихся;

возможность подсказки;

привлекательность изучаемого материала.

Автоматизированная обучающая система представляет собой компьютерное педагогическое программное средство, предназначенное для предъявления новой информации, усвоения навыков и умений, промежуточного и итогового тестирования (экзаменования), обладающее развитой системой помощи, как по самой обучающей программе, так и по изучаемому предмету, обладающее возможностью поднастройки к обучаемому (его уровню знаний, скорости и пути продвижения по изучаемому материалу и т.д.), обладающее развитой системой сбора и обработки статистической информации о каждом отдельном обучаемом, группе и потоке обучаемых, накапливающее информацию о часто встречающихся ошибках при работе с обучающей системой и ошибках по изучаемой теме или дисциплине.

Следует отметить, что в современной системе образования внедрение АОС не направлено на подмену человека-педагога или традиционных учебных пособий, а, напротив, призвано заполнять и расширять их возможности.

Обучающие системы бывают как системы, где управление процессом обучения возложено на пользователя, так и системы, самостоятельно управляющие процессом обучения. В данном курсовом проекте будет рассмотрен второй вариант.

АОС обеспечивает линейную модель, или диалоговое взаимодействие с пользователем.

АОС с линейной моделью обучения. Структура представления материала на машинном носителе является последовательной. В зависимости от результатов проверки обучаемому предоставляется очередная (следующая) порция учебного материала, либо он возвращается к дополнительному изучению предшествующей порции.

Диалоговое взаимодействие пользователя с автоматизированной системой протекает в одном из следующих режимов: 1) активна система, когда на вопросы системы отвечает пользователь, 2) активен пользователь, когда на запрос пользователя определенным образом реагирует система, и наконец, 3) двухсторонне активный диалог. Примером диалоговой модели, наиболее естественно моделирующей вопросно-ответную ситуацию, является вопросно-ответный диалог в автоматизированной обучающей системе (АОС).

В АОС используется естественное языковое общение с обучающим. Здесь имеются следующие особенности, способствующие разработке эффективных прагматически-ориентированных лингвистических моделей.

1.1. Особенность входного текста.

В АОС текст на естественном языке (ЕЯ) - это множество значений заданного вопроса. Вопрос накладывает определенные ограничения на форму ответа и его содержание. Ожидаемый объем ответа ограничивается требуемой степенью подробности по заданному вопросу. Сводится к минимуму неоднозначность лексем.

1.2. Особенность формальной основы анализа.

При контроле ответа обучаемого в АОС для получения эффективных алгоритмов анализа ЕЯ-текста могут быть использованы упрощенные лингвистические модели, ориентированные на информированного (т.е. знакомого с контекстом) "слушающего".

1.3. Особенность выходной информации

В результате анализа ответов обучаемого необходимо получить набор параметров, характеризующих степень правильности ответа (диагностику), с целью управления учебным процессом.

Рассматривается один из подходов к семантическому анализу ответов обучаемого на основе индивидуальных концептуальных грамматик, представляющих собой формальные семантические конструкции(сети) ожидаемых значений заданного вопроса.

В условиях вопросно-ответного диалога контекст ответа настолько определенен, что задающий вопрос достаточно четко может априори очертить круг ожидаемых возможных ответов и декодировать ожидаемый смысл из многообразия грамматически правильно построенных фраз в соответствии с предварительным знанием. Семантическая классификация вопросов и ответов позволяет заранее противопоставить каждому типу вопроса ограниченный набор допустимых смысловых конструкций, то есть ответных формул. Можно рассматривать совокупность этих формул, соответствующих конкретному типу вопроса, как некоторую грамматику, кодирующую конструкции, передающие правильный смысл ответа. Поставлена задача проведения такой классификации вопросно-ответных текстов, когда форма и соответствующий смысл входного текста напрямую зависят от типа вопроса.

На основе перечисленных выше особенностей автоматизированной обработки (формализации) естественного языка, при формировании знаний в формальном виде, мы можем формировать большое количество вопросов (тестов) представленных в текстовом виде обучаемому по одному и тому же материалу.

Внедрение АОС с применением анализа ответов и синтеза вопросов на естественном языке позволит использовать более качественные методы оценки и планирования обучением студентов по сравнению с существующими реализациями АОС без применения семантического анализа ответов обучаемых на естественном языке что не даёт объективно оценить ответ и, соответственно, сформировать более адекватный и точный вопрос. Автоматизация данных компонент анализа и синтеза позволяет сократить время подготовки тестов и время обучения.

Технико-экономическое обоснование

1.1 Характеристика учебного процесса медицинского университета

Разрабатываемая АОС будет внедряться в медицинское учреждение, а именно для студентов обучающихся в КМГУ.

Казанский медицинский университет - многофункциональное многоуровневое государственное высшее медицинское учебное заведение, обеспечивающее потребности общества и личности в высшем медицинском образовании, развитии медико-биологических наук, научных медицинских знаниях". Университет входит в систему высшего образования и научных исследований Министерства здравоохранения и медицинской промышленности России.