Попов, Ф.А. Интерфейсы информационных систем

Подождите немного. Документ загружается.

9 ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫЕ ИНТЕРФЕЙСЫ

Все интерфейсы, которые рассматривались до сих пор, были

«слепыми». Пересылка информации между физическими процессами

ввода-вывода и пользователем включала только простое механическое

преобразование: нажатие клавиши X генерировало развернутый код Y,

который преобразовывался монитором клавиатуры в

последовательность одного и более символьных кодов.

Независимо от выбранной структуры диалога входные

сообщения, получаемые через процессы ввода, механически

преобразуются в форму, удобную для рабочего процесса. Выходные

сообщения из рабочего процесса подвергаются подобному

преобразованию, но в обратном направлении. Интерфейс «не

понимает» содержание сообщения в момент осуществления

преобразования. Ему не требуется знаний ни о характере поведения

пользователя, ни о внутренней структуре рабочих процессов, ни о

данных, с которыми они манипулируют, а необходимы только

некоторые правила преобразования форматов.

Типы интерфейсов, описываемые в данном разделе, имеют

несколько общих характеристик, которые позволяют называть их в

некотором смысле интеллектуальными. Основная особенность

состоит

в том, что преобразования, включенные в интерфейс, до сих пор

проводившиеся через механизм определений, должны осуществляться

в контексте отображаемой предметной области. Такой интерфейс

должен обладать некоторыми знаниями о мире задачи, в котором

функционируют он и пользователь (рисунок 11).

Рисунок 11 – Интеллектуальный интерфейс

Процесс, с помощью которого интерпретируется полученная

информация, часто описывается в форме распознавания образов.

Поступающая информация сопоставляется с образцами,

содержащимися

в модели мира, чтобы определить, какие из них пригодны, т.е. какая из

интерпретаций предпочтительнее.

Вторая особенность интеллектуальных интерфейсов заключается

в том, что они также используют форму распознавания образов для

интерпретации входных сообщений от пользователя в свете системной

модели мира. Возникают две проблемы: сам по себе механизм

распознавания образов и обеспечение модели мира, которая

приобретает

и хранит образы. При этом требуется большая компьютерная

мощность для обработки правил, используемых компьютерной

системой при принятии даже простых решений.

Третьей особенностью интеллектуальных интерфейсов является

потребность в процессоре большой мощности. Однако, даже если

предположить, что обеспечена достаточная мощность обработки

данных, остается проблема представления образцов в системной

модели,

а также получение новых образцов и совершенствование старых.

Интеллектуальные интерфейсы являются сферой активных

совместных исследований в области взаимодействия «человек–

компьютер» и искусственного интеллекта.

Физические

процессы

ввода-

вывода

Процесс диалога

Преобразования

в контексте

Рабочие

процессы

Модель мира для

контекста

сопоставления

Пользователь

9.1 Структура типового интеллектуального пользовательского

интерфейса

Ниже рассмотрена структура типового пользовательского

интерфейса информационных систем, детально представленная на

рисун-

ке 12.

Описание взаимодействия пользователя с информационной

системой в его интерфейсе осуществляется средствами сценария, в

котором фиксируется форма диалога, регламентирующая

последовательность транзакций и вид обмена сообщениями между

компьютером

и пользователем (под транзакцией в этом случае понимается прием

порции данных от пользователя, ее обработка и выдача ответного

сообщения). В зависимости от используемых средств сценарий может

быть представлен в виде графа переходов конечного автомата либо

в виде совокупности фреймов. Совокупность сценариев диалога (как

статических, так и динамических) хранится в соответствующих

библиотеках и представляет собой модель общения (МО),

реализуемую пользовательским интерфейсом информационной

системы. Задача ведения диалога состоит в том, чтобы обеспечивать

действия системы общения на текущем шаге диалога,

способствующие достижению конечных целей пользователя.

Ведение диалога

Монитор

Сценарии

Лингвистическая

подсистема

Лингвистический процессор

Словари

ДИАЛОГОВЫЙ ИНТЕРФЕЙС

Библиотека процедур

Таблицы эквивалентностей

Рисунок 12  Структура диалогового интерфейса

По сценарию и текущему состоянию диалога диалоговый

монитор формирует или определяет форму общения, из которых

наиболее широко распространенными являются текстовые и

многооконные формы, в т.ч. табличные, а также тип задания,

выполняемого системой на текущем шаге (типы заданий  генерация

вопроса, понимание ответа, генерация ответа и т.п.).

Одной из главных особенностей современных информационных

систем является тот факт, что они общаются с пользователями на

языках, близких к естественному. При этом естественность данных

языков состоит, в первую очередь, в том, что они позволяют вести

взаимодействие с компьютером при минимальной подготовке

пользователя, без необходимости предварительного обращения к

инструкциям и запоминания различных правил построения

высказываний. Очевидно, что такой язык – некоторое подмножество

естественного человеческого языка. Ограниченный естественный язык

– это также подмножество

естественного человеческого языка, но его применение для

взаимодействия с информационной системой требует от пользователя

соблюдения явно выраженных ограничений.

Характеризуя средства общения пользователей с ЭВМ,

различают язык пользователя и язык системы. Первый представляет

собой совокупность команд, предназначенных для выполнения

различных технологических действий и перехвата инициативы (язык

управления диалогом), а также для формирования задания

пользователя, выбора вариантов по меню и ввода ответов на запросы

системы (язык выражения информационной потребности). Язык сис-

темы составляют диагностические сообщения, отчеты, меню, пояс-

нительные тексты к ним

и т.д.

Прикладные

программы

СУБД

Одним из основных звеньев интеллектуальных интерфейсов

являются лингвистические процессоры (ЛП), переводящие

естественно-языковые высказывания пользователей на язык

внутреннего представления, вид которого определяется прикладными

программами, выполняющими дальнейшую обработку данных

(входные языки информационно-поисковых систем, языки

манипулирования данными систем управления базами данных  СУБД,

языки программирования). В целом процесс перевода можно разбить

на два этапа: анализ и интерпретацию. На этапе анализа выполняется

выделение описаний сущностей, упомянутых в высказывании, а также

выявление свойств и отношений этих сущностей. Целью этапа

интерпретации является отображение текущего высказывания на

знания системы о проблемной области, хранящиеся в составе

комплекса словарей, содержащих также сведения

о языке общения, в т.ч. информацию об известных системе

функциональных словах и грамматическую информацию для

общеупотребительных слов русского языка.

Выполнение действий, соответствующих функциональным

операторам языка описания диалогов, таким как выполнение

различных операций, формирование таблиц при табличной форме

общения

и т.п. обеспечивается средствами библиотеки процедур, используемых

диалоговым монитором для реализации заложенных в нем

возможностей.

Знания интерфейса о диалоге, языке и проблемной области можно

разделить на проблемно-независимые и проблемно-ориентированные,

причем первые представляются в основном процедурно, вторые –

декларативно. При этом механизм интерпретации декларативных

знаний не зависит от их конкретного содержания, что позволяет

выполнять настройку систем общения на проблемную область,

рассматривая ее

как процесс ввода или корректировки декларативно представленных

проблемно-ориентированных знаний.

Дополнительную гибкость системе общения придает механизм

динамического задания таблиц эквивалентностей подпрограмм

(процедур), обеспечивающий формирование, поддержание и

использование

в процессе диалога различных по содержанию, но эквивалентных по

типу выполняемых действий и процедур.

9.2 Голосовой и зрительный ввод-вывод

Неоднократно утверждалось, что естественный интерфейс между

человеком и компьютером будет достигнут тогда, когда они смогут

говорить друг с другом.

Речевой вывод является легчайшей из проблем как с

концептуальной, так и с технической точки зрения, а несколько

электронных схем, обеспечивающих преобразование текста в речь

вполне доступны по цене для дешевых ПЭВМ.

Речевой ввод и техническое зрение (ввод изображений от

телекамеры) расширяют возможности общения пользователя с

компьютером, но их реализация уже требует значительных затрат.

Большинство серийных устройств речевого ввода распознают лишь

ограниченный диапазон (200300 слов) отдельных произношений и

обычно должны настраиваться на конкретного говорящего. Они

обеспечивают «голосовые кнопки», аналогичные экранным кнопкам

интерфейсов непосредственного манипулирования.

Интерактивное видео дает возможность вывести изображение

с компакт-диска на монитор, как в кино, но при участии и под

управлением пользователя.

9.3 Выводы

«Интеллектуальные» интерфейсы расширяют взаимодействие

между человеком и компьютером с помощью:

– увеличения диапазона способов ввода и вывода, посредством

которых происходит взаимодействие;

– обогащения грамматики ввода и вывода;

– попытки кооперации с пользователем в достижении целей

задачи.

Эти расширения отражают многорежимный характер, богатый

синтаксис, семантику и обобщение подхода к взаимодействию между

людьми.

Все они требуют, чтобы система имела модель мира задачи, в

которой работают системы и пользователь, и которая близко

соответствует модели этого мира в уме пользователя.

Поскольку у системы может быть много различных

пользователей и каждая пользовательская модель может со временем

изменяться, система должна быть способна адаптировать свою модель

к различным пользователям путем распознавания профиля

пользователя.

Данный интерфейс связывает вместе как рабочие процессы типа

«черного ящика», так и более простые интерфейсы, описанные ранее.

10 WEB-ИНТЕРФЕЙСЫ

Далее необходимо отметить, что рассмотренные выше

компоненты пользовательских интерфейсов постоянно уточняются и

совершенствуются в различных аспектах, в первую очередь, – в

направлении создания средств, позволяющих осуществлять

пользователю эффективное взаимодействие с информационными

системами на стадиях их разработки, использования и развития. При

этом весь комплекс возможностей, предоставляемых данными

средствами, характеризуется тем, что взаимодействие осуществляется

в соответствии с гибкой диалоговой структурой, на привычном для

пользователя языке, на различных стадиях разработки и эксплуатации

системы, с настройкой средств общения на изменения как проблемной

области, так и информационных потребностей пользователя.

10.1 Особенности Web-интерфейсов

Создание и развитие Web-технологии, ставшей одним из главных

факторов, обеспечивших бурное развитие и колоссальную

популярность Internet как глобальной информационной системы,

сыграло революционную роль в плане построения и

интеллектуализации пользовательских интерфейсов. В целом в рамках

Web был сконструирован

и реализован универсальный способ построения сетевых

информационных систем, не зависящих от платформ, использование

же браузеров (программ, обеспечивающих доступ пользователю к

ресурсам Internet) в качестве элемента пользовательских интерфейсов

позволило унифицировать и упростить доступ к данным. При этом на

современном этапе развития информационных технологий, в условиях

бурного развития и внедрения во все сферы деятельности человечества

локальных

и глобальных информационно-вычислительных сетей, базирующихся

на протоколах TCP/IP, основное внимание в области

интеллектуализации пользовательских интерфейсов информационных

систем все

в большей степени сосредоточивается на применении для этих целей

Web-технологий /510/.

Отметим основные особенности информационных систем,

построенных на основе использования Web-технологий: имеет место

база знаний, реализуемая в виде гипермедиа структур (гипермедиа

является обобщением гипертекста – нелинейного текста, что

обеспечивает возможность его просмотра в произвольных

направлениях в соответствии с гипертекстовыми ссылками);

присутствует развитый интерфейс

с пользователем, позволяющий общаться с системой на языке, близком

к естественному (браузер  в качестве диалогового монитора, сценарии

диалога  на языке разметки гипертекстов HTML  HyperText Markup

Language); возможно наличие средств автоматизированного

пополнения и модификации гипертекстовых структур.

В настоящее время наряду с развитием возможностей языка

HTML, используемого при создании гипермедиа структур в Web-

системах, интенсивно развиваются технологии, основанные на

Extensible Markup Language (XML), языке, спецификации которого

недавно приобрели статус стандарта W3C (World Wide Web Consor-

tium).

Один из результатов использования этих технологий – языки

описания пользовательских интерфейсов: UIML (User Interface

Markup Language), представлен компанией Harmonia в январе

1998 года (www.uiml.org); XUL (XML User-interface Language) 

полнофункциональный язык разметки интерфейсов (http://r.codenet.ru/?

http://xpoint.ru/forums/programming/XUL/faq.xhtml); XAML (eXtemsible

Application Markup Language) – язык

разметки интерфейсов компании Microsoft

(http://r.codenet.ru/?http://msdn.microsoft.com/library/default.asp?url=/

library/en-us/dnintlong/html/longhornch03.asp); MXML (Macromedia Flex

Markup Language) – язык разметки интерфейсов компании Macromedia

(http://r.codenet.ru/?http://www.macromedia.com/software/flex/productinfo/

brz_overview/).

10.2 Выводы

Современный этап развития систем пользования ЭВМ

характеризуется тем, что имеет место массовое внедрение сетей

вычислительных машин во все сферы человеческой деятельности. При

этом информационные системы, построенные на основе

использования Web-технологий и гипермедиа, осуществляют

приближение пользователей

к сетевым ресурсам за счет применения интерфейсов, которые можно

отнести к разряду интеллектуальных.

В целом же можно сделать вывод, что информационные системы,

построенные на основе использования Web-технологий и гипермедиа

структур, можно рассматривать как особую разновидность

интеллектуальных комплексов нового направления – систем,

доставляющих знания (Knowledge Delivery Systems).

11 ДРУЖЕСТВЕННОСТЬ ПОЛЬЗОВАТЕЛЬСКИХ

ИНТЕРФЕЙСОВ

В заключение остановимся подробнее на понятии

дружественности пользовательских интерфейсов, базирующемся на

нескольких принципах, которые объединены тем, что их применение

обеспечивает пользователю комфорт при работе с информационной

системой. Рассмотрим их последовательно.

Обеспечение общения пользователя с системой на языке, близком

к естественному. Данная возможность позволяет вести

взаимодействие с компьютером при минимальной подготовке

пользователя, без необходимости предварительного обращения к

инструкциям и запоминания различных правил построения

высказываний, на языке, близком

к языку профессиональной деятельности пользователя.

Однозначность понимания. Возможность неоднозначного

толкования заставляет пользователя тратить время на размышления

о том, какие именно действия системы последуют в том или ином

случае. Сообщения системы должны быть точны, корректны и

недвусмысленны. Этот принцип можно рассматривать как

лингвистический аспект дружественности.

Деликатность. Поскольку многие пользователи осваивают

систему методом проб и ошибок, наличие в ее интерфейсе хороших

возможностей по обработке и диагностике ошибок, механизмов отката

и средств снижения их вероятности (например, путем предоставления

пользователю понятных вариантов выбора) позволяют создать более

дружественный пользователю интерфейс. Помимо этого необходимо

предусмотреть возможность выхода (отказа) для любой опции сис-

темы.

Привлекательность и визуальная ясность. Эстетический аспект

имеет большое значение для создания положительного

эмоционального настроя в работе. Поэтому необходимо при

разработке интерфейса обращать внимание и на такие вещи, как

группирование и пропорциональность объектов, использование

цветового и яркостного контраста, трехмерное представление, размер

текста, зазоры между кнопками

и др. Принцип привлекательности отвечает визуальному аспекту

дружественности.

Концентрация внимания. Элементы интерфейса, призванные

повысить привлекательность интерфейса, не должны отвлекать