Создание экспертной системы по выбору курсов иностранного языка

СОДЕРЖАНИЕ

 

 

ВВЕДЕНИЕ

 

Экспертные системы (ЭС) - это класс компьютерных программ, которые предлагают рекомендации, проводят анализ, выполняют классификацию, дают консультации и ставят диагноз. Они  ориентированы на решение задач, решение которых требует проведения экспертизы человеком-специалистом. В отличие от программ, использующих процедурный анализ, экспертные системы решают проблемы в узкой предметной плоскости (конкретном участке экспертизы) на основе логических рассуждений. Они через использование эвристик компенсируют отсутствие структурированности, полезно в ситуациях, когда недостаточное количество необходимых данных или времени исключает возможность проведения полного анализа.

Архитектура экспертной системы включает в себя два основных компонента: базу знаний (здесь хранятся единицы знаний) и программный инструмент доступа и обработки знаний, состоящий из таких механизмов: получение заключения (решения), приобретения знаний, объяснения полученных результатов и интеллектуального интерфейса.

Обмен данными между  пользователем и экспертной системой выполняет программа интеллектуального интерфейса, которая принимает сообщения пользователя и преобразует их в форму, в которой они представлены в базе знаний, и наоборот, переводит внутреннее представление результата обработки в формат, понятный пользователю и выдает сообщение на нужный носитель.

Источниками знаний для  конкретных экспертных систем могут  быть учебники, справочники, материалы  конкретных исследований в проблемной области и другие материалы. Сами разработчики могут иметь теоретические знания и практический опыт в данной области. Но классическим источником знаний является эксперт - профессионал в данной предметной области. Таким образом, приобретение знаний требует учета человеческого фактора. Для успешного решения этой проблемы необходимы объединенные усилия математиков, программистов, психологов.  

Для качественного решения  задачи построения экспертных систем необходимо приобретение и комбинирование в одно целое знаний как минимум  трех типов: о предметной области, которая изучается, о педагогических приемах и стратегии обучения (область педагогики), о психологических особенностях личности, характеристики мыслящей и познавательной деятельности (область психологии).

Целью данной курсовой работы является разработка экспертной системы по выбору оптимального способа изучения иностранного языка в зависимости от бюджета, начального уровня знаний и других особенностей ученика.

Для достижения цели курсовой работы необходимо решить следующие  задачи:

- проанализировать предметную область;

- выбрать среду разработки  приложения;

- разработать алгоритм;

- реализовать работу экспертной системы.

 

1 Описание предметной области

 

С каждым днем ​​изучение языков приобретает все большую популярность, становится все более актуальным. Для некоторых из нас - это увлечение, так сказать хобби, а вот для большинства - это необходимость.

В данной курсовой работе предметную область составляют курсы  иностранных языков, которые предоставляют  услуги изучение следующих языков: английский, французский, немецкий, испанский.

Задачей экспертной системы  является предоставление рекомендаций по выбору курсов, которые оптимально удовлетворяют параметрам пользователя, а именно:

• какой язык будет  изучаться;

• цена за месяц или  за семестр обучения;

• местонахождение курсов;

• продолжительность  изучения;

• количество занятий  в неделю;

• количество человек  в группе;

• уровень знаний;

• время проведения занятий;

• наличие скидок и  т.д..

На первом месте по популярности, конечно, нерушимо стоит  английский - официальный язык международного бизнеса и торговли, Интернета и техники, науки и искусств. 80% делового языкового пространства занимает именно она. Каждый из нас все чаще сталкивается с ней в общении с партнерами по работе и на отдыхе. Английский язык используется при заполнении анкет, составление резюме, в деловой и частной переписке.

Во всех транснациональных  компаниях английский - общекорпоративный язык, которым пользуются для общения с руководством и для связи с филиалами в разных странах. Поэтому экономисты, финансисты, торговые представители, секретари, телефонные операторы, просто активные и деловые люди не представляют своей жизни без английского языка. Программисты тоже должны с ним «дружить», как минимум, чтобы разбираться в англоязычных программах.

Вслед за английским идет немецкий язык, язык техники и финансов. За последние пять лет спрос на нее значительно вырос, появилось много немецких партнеров и инвесторов.

Далеко не последнее  место в рейтинге популярности занимает французский язык. Вряд ли она вам  понадобится, если вы не работаете во французской компании. Но если уж будет возможность ее применить, французский поможет легко заручиться симпатией и вечной дружбой французов.

По классической системе существуют следующие уровни владения иностранными языками:

1. Еlementary - понимание и  использование обыденных выражений  и фраз в ряде знакомых ситуаций - умение рассказать о себе, о  доме, знакомых и интересах. Возможность  поддержать простое общение с  собеседником, говорит медленно;

2. pre-intermediate - употребление в речи часто используемых выражений в знакомых ситуациях, таких как захват, работа, путешествия. Умение поддержать короткий разговор в ряде социальных ситуаций. Способность писать небольшие сообщения и короткие письма, а также смотреть учебные фильмы;

3. upper-intermediate - хорошее восприятие  длительной речи на более-менее  знакомые темы. Понимания большинства  телевизионных новостных и публицистических  передач и фильмов стандартного  диалекта. Умение достаточно свободно  и спонтанно общаться с носителями языка на разнообразные темы, участвовать в обсуждениях;

4. advanced - понимание продолжительной речи или лекции, телевизионных программ и фильмов без особых усилий. Умение читать и выделять суть сложных академических, технических и художественных текстов разного стиля. Умение уверенно общаться и связно, грамотно и эффективно использовать язык в социальных, академических и профессиональных целях. Чтение художественной литературы в оригинале;

5. proficiency - легкое восприятие английского  языка в любой форме. Умение общаться и аргументировать свое мнение с тонкими оттенками значения в любых ситуациях. Владение навыками письма статей, отчетов, эссе, писем в соответствующем стиле. Чтение любой литературы в оригинале.

Продолжительность изучения иностранного языка зависит от выбранного курса и в среднем составляет 6-8 месяцев на один уровень.

Целесообразно, что пользователь будет выбирать курсы, которые удовлетворяют  его территориально, близко к месту жительства, работы, чтобы не тратить много времени на дорогу.

Кроме того для повышения  эффективности изучения иностранного языка можно выбрать курсы  с небольшим количеством человек  в группе или индивидуальные занятия.

 

2 Разработка алгоритма

 

Структура экспертной системы  состоит из 3 блоков (рис. 1).

База знаний (набор  фактов) - это совокупность сведений о предметной области, для которой  разрабатывается экспертная система.

В разработанной ЭС база знаний представляет собой совокупность положительных (positive) и отрицательных (negative) фактов, которые хранятся в памяти соответствующих переменных. Здесь хранятся все знания о характеристиках курсов иностранных языков.

Блок решений (набор  правил), необходимых для поиска и построения логических выводов, которые выдает пользователю ЭС. Этот блок выполняет функции управления процессом поиска решений, т.е. он определяет способ и последовательность использования различных правил и процедур. В этот блок включен механизм вывода и продукционные правила.

Блок логического вывода (интерпретатор) выполняет действия, аналогичные интеллектуальной деятельности специалиста, когда тот принимает решение. Функции блока - построение логического вывода на базе существующих знаний, которые хранятся в базе знаний, он руководит процессом поиска решения, т.е. определяет последовательность использования различных правил и процедур манипулирования знаниями.

Система предлагает пользователю ответить на перечень предлагаемых вопросов. Если пользователь ответил на все  вопросы, экспертная система дает рекомендации по избранию конкретных курсов иностранного языка и выводит результат на экран. Если нужных курсов не было найдено, то система выдает сообщение о том, что рекомендация не может быть предоставлена. Это означает, что пользователь должен пересмотреть свои предпочтения и еще раз ответить на поставленные вопросы.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис.1 Алгоритм работы экспертной системы

 

3 Выбор среды разработки

 

Выбирая среду разработки для курсового проекта, мы остановили свое внимание на языке Delphi, так как он представляет следующие новые свойства и усовершенствования:

– Новые расширения языка. В Delphi в язык Object Pascal включены динамические массивы, методы обработки переполнения, установка значения параметров по умолчанию, и многое другое;

– Менеджер Проекта. Новый менеджер проекта позволяет Вам объединять проекты, которые работают вместе в одну проектную группу. Это позволяет организовать как работу взаимозависимых проектов, таких как однозадачные и многозадачные приложения или dll, так и совместную работу исполняемых программ;

– Новый проводник. Новый проводник содержит выполняемые классы, навигацию по модулям, и браузер кода. Проводник кода делает создание классов проще. Также проводник позволяет быстро перемещаться через файлы модуля, а так же между интерфейсом и реализацией;

– Закрепляемые окна инструментов. IDE (Интегрированная Среда разработки) содержит более перенастраиваемую конфигурацию окон инструментов, которые можно закреплять с редактором кода;

– Улучшенная отладка. Интегрированный отладчик имеет много новых свойств, включая удаленную и многопроцессорную отладку, просмотр кода центрального процессора, инспекторов, усовершенствованные точки прерывания, отладчик специфических подменю и закрепленных окон;

– Усовершенствования Activex;

– Усовершенствования VCL. Иерархия объектов Delphi была расширена, чтобы включить новый компонент для Nt Service приложений. Кроме того, новый компонент выполняемого списка (на Стандартной странице палитры), позволяет централизовать управление меню и команд от кнопок. Управление VCL расширено, чтобы поддерживать drag-and-drop перетаскивания, обеспечивать дополнительный контроль над размещением окна, и многое другое.  

Delphi – это комбинация нескольких  важнейших технологий:

– высокопроизводительный компилятор в машинный код;

– объектно-ориентированная модель компонент;

– визуальное (а, следовательно, и скоростное) построение приложений из программных прототипов;

– масштабируемые средства для построения баз данных.

Компилятор, встроенный в Delphi, обеспечивает высокую производительность, необходимую для построения приложений в архитектуре «клиент-сервер». Он предлагает легкость разработки и быстрое время проверки готового программного блока, характерного для языков четвертого поколения. Кроме того, Delphi обеспечивает быструю разработку без необходимости писать вставки на Си или ручного написания кода (хотя это возможно).

 

4 Разработка приложения

 

Разработанное приложение тестировалось на операционных системах Windows XP, Vista, 7. Для начала мы запускаем .exe файл нашего проекта (рис. 2).

Рис. 2 Начальное окно программы

 

Чтобы экспертная система  подобрала курс иностранного языка, пользователь должен выбрать нужные параметры в 4 комбинированных списках  и нажать кнопку «Подобрать курс» (рис. 3).

Рис. 3 Работа с  комбинированными списками

 

Результат выполнения программы  появится в нижней части окна программы (рис. 4).

Рис. 4 Результат  выполнения программы

 

В случае отсутствия подходящих результатов поиска, программа сообщит  об этом (рис. 5).

Рис. 5 Результат  выполнения, при котором поиск не дал результатов

 

Экспертная система - это программа, которая ведет  себя подобно эксперту в некоторой, конечно узкой прикладной области. Типичные применения экспертных систем включают в себя такие задачи, как  медицинская диагностика, локализация  неисправностей в оборудовании и интерпретация результатов измерений. При выполнении курсовой работы была разработана экспертная система по выбору курсов изучения иностранного языка. Она призвана помочь пользователю выбрать оптимальный вариант курсов по заданным предпочтениям: цене, местонахождению, количеству занятий в неделю, продолжительностью обучения и т.д.