Сборник 70 студ конференции БГТУ

341

способствовать зрительному обнаружению ошибок в когнитивной карте (например, наличия лишних связей).

Вторая группа связана с эстетическими критериями.В соответствии с данной группой требований, способ визуализации должен:

обеспечивать минимизацию числа пересечений и сгибов дуг;

минимизировать область размещения: делать изображение как можно более компактным;

демонстрировать существующую симметрию графа;

не допускать наложения вершин (а также подписей к вершинам) друг на друга.

Некоторые из перечисленных критериев противоречат друг другу, кроме того, алгоритмически трудно удовлетворить им всем одновременно. Таким образом, при выборе эффективного алгоритма визуализации неизбежныпоиски компромиссов.

Были исследованынесколько существующихклассовалгоритмов визуализации графов.

Наиболее гибкие алгоритмы, позволяющие строить изображения графов, относятся к классу силовых алгоритмов, известных также под названием алгоритмов, основанных на физических аналогиях. Среди алгоритмов данного класса наибольшую известность приобрели алгоритмы Идеса, Фрюхтермана и Рейнгольда, Камада и Кавая, а также модель LinLog.

Другой класс, представленный алгоритмом ISOM, основан на принципах самоорганизации. Этот алгоритм заимствует принципы, используемые в самоорганизующихся картах Кохонена. Основная идея состоит в отождествлении графа с самоорганизующейся картой,имеющей ту же топологию.

Наконец, последний рассмотренный класс алгоритмов подразумевает поуровневое изображение ориентированного графа. Идея данного подхода состоит в том, что позиции вершин должны быть совместимы с транзитивностью отображаемого отношения.

Рассмотренные алгоритмы были реализованы в системе «ИГЛА» в виде подключаемого модуля, с использованием библиотеки «GraphX». Для экспериментальной проверки эффективности работы алгоритмов были использованы несколько НКК разной сложности.

Наибольшую эффективность среди всех алгоритмов показал ISOM. Именно с его помощью для всех НКК были получены наиболее качественные укладки. Для планарных когнитивных графов ISOM формирует плоские изображения. Если граф непланарен, то этот алгоритм способен минимизировать число пересечений дуг. В процессе визуализации крупных НКК проявились свойства ISOM, ориентированные на учет когнитивной ясности: были выделены несколько факторов-«ядер», на которые сразу обращается внимание аналитика.

Среди силовых алгоритмов близким к ISOM по эффективности оказался LinLog. Он также генерирует качественные укладки, причем его

342

эффективность увеличивается по мере роста числа концептов в когнитивной карте, и на больших НКК этот алгоритм сравним с ISOM или даже превосходит его. Однако LinLog в среднем создает более разреженные изображения, и по этой причине хуже соответствует критерию минимизации области размещения.

Работа выполнена под руководством зав. каф. «Информатика и программное обеспечение» доц.А.Г. Подвесовского

В.В. Калевко ОСОБЕННОСТИ СИНХРОНИЗАЦИИ ДАННЫХ МЕЖДУ

МОБИЛЬНЫМ ПРИЛОЖЕНИЕМ «АРМ ПРЕПОДАВАТЕЛЯ» И ВЕБ-СЕРВИСОМ

Объект исследования: модель данных программного комплекса учета успеваемости и посещаемости студентов ВУЗа «АРМ Преподавателя».

Результаты, полученные лично автором: разработан и реализован алгоритм синхронизации данных между мобильным приложением «АРМ Преподавателя» и веб-сервисом программного комплекса.

Существующая в БГТУ модель аттестации (два раза в семестр) не позволяет вовремя выявить некоторые проблемы, а используемая пятибалльная шкала сильно огрубляет общую картину, что приводит к регулярным сложностям в своевременном выходе на сессию у студентов. Используемые бумажные карточки для учета посещаемости и успеваемости имеют несколько недостатков – возможность физического повреждения и несанкционированного доступа со стороны студентов, нехватка места на карточке для детального учета необходимых данных, сложность итогового анализа, сложность оперативного получения данных от разных преподавателей.

Для решения вышеперечисленных проблем на кафедре «ИиПО» создается программный комплекс (ПК), состоящий из веб-сервиса и мобильного приложения. В настоящее время широко распространено использование мобильных устройств, поэтому преподавателям будет удобно использовать мобильное приложение, позволяющее вести учет посещаемости и успеваемости. Заведующий кафедрой и кураторы могут оперативно получать необходимую информацию, используя веб-сервис.

Ключевые возможности комплекса:

работа с электронными карточками групп;

учет необходимых для преподавателя данных на карточке групп (напр., тема курсовой работы);

централизованное хранение данных обо всех карточках;

регулярное обновление статистики о посещаемости и успеваемости студентов;

работа с комплексом через мобильное приложение или веб-сайт.

343

Главное требование при создании ПК – дать преподавателю возможность работать с ПК откуда угодно – с персонального компьютера через веб-сайт или с мобильного устройства с помощью соответствующего приложения. Принимая во внимание широкое распространение мобильных устройств, было принято решение сделать акцент именно на мобильном приложении. Планируется, что преподаватель будет использовать мобильное приложение в течение всех занятий. Основная задача, которую необходимо было решить при проектировании мобильного приложения – минимизировать использование сети, поскольку это сильно расходует батарею устройства.

Решением данной задачи является использование периодической синхронизации данных. В разрабатываемом программном комплексе используемые данные можно разделить на два типа – основные и побочные. Основные данные формируются только на сервере (например, группы студентов). Побочные данные формируются в процессе работы с мобильным приложением (например, данные о посещаемости для проведшего занятия). Эквивалентные побочные данные могут формироваться несколькими мобильными приложениям, поэтому возможны конфликты.

Таким образом, основное требование к алгоритму синхронизации – корректно обрабатывать конфликтные ситуации. Для этого необходимо добавить в структуры побочных данных поля TimeStamp и State.

TimeStamp – время последней модификации записи. State – состояние записи, принимающее одно из значений:

Inserting (запись создана и ожидает синхронизации);

Updating (запись обновлена и ожидает синхронизации);

Deleting (запись «удалена» и ожидает синхронизации);

Ready (запись синхронизирована и «готова»);

Deleted (запись синхронизирована и удалена на сервере). Алгоритм синхронизации представлен ниже.

1.Получить с сервера основные и побочные данные.

2.Обновить локальные основные данные на основе серверных.

3.Сравнить побочные данные.

o Найти для внешней записи локальный аналог.

Если аналог есть, то сравнить TimeStamp.

o Если серверная новее, то обновить локальную и поставить

State = Ready.

o Иначе поставить локальной State = Updating.

 Иначе создать локальную запись на основе внешней с State = Ready.

4.Отправить данные на сервер (используется терминология REST)

.

o Формируем 3 списка записей – Inserting, Updating, Deleting.

oPost Insering записи, получаем ответ, успешно – обновляем с State

=Ready.

344

o Put Updating записи, получаем ответ, успешно – обновляем с

State = Ready.

o Delete Deleting записи, получаем ответ, успешно – обновляем с

State = Deleted.

Использование данного алгоритма позволит корректно и быстро синхронизировать данные между мобильным приложением и веб-сервисом, что позволит уменьшить нагрузку на батарею мобильного устройства и увеличить время автономной работы. Использование разрабатываемого комплекса будет способствовать своевременному выявлению проблем связанных с пропуском занятий и несвоевременной сдачей лабораторных работ, и как следствие будет способствовать повышению качества обучения студентов.

Работа выполнена под руководством доц. каф. «Информатика и программное обеспечение» Д.Г. Лагерева

Е.С. Ковач

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МЕХАНИЗМОВ ИГРОФИКАЦИИ В ОБУЧЕНИИ ШКОЛЬНИКОВ ПО ПРЕДМЕТУ «ХИМИЯ»

Объект исследования: использование инструментов мотивации и механизмов игрофикации в обучении школьников.

Результаты, полученные лично автором: созданы собственные механизмы игрофикации для тренажера-симулятора химических опытов.

Игрофикация (геймификация) – применение подходов, характерных для компьютерных игр, в программных инструментах для неигровых процессов с целью привлечения пользователей, повышения их вовлеченности в решение прикладных задач, использование продуктов, услуг (см. рис.1).

Рис.1. Игрофикация (геймификация)

345

Основные аспекты игрофикации:

Динамика – использование сценариев, требующих внимание пользователя и реакцию в реальном времени

Механика – использование сценарных элементов, характерных для геймплея, таких как виртуальные награды, статусы, очки, виртуальные товары

Эстетика – создание общего игрового впечатления, способствующего эмоциональной вовлеченности;

Социальное взаимодействие – широкий спектр техник, обеспечивающих межпользовательское взаимодействие, характерное для игр.

Вобучении можно выделить два типа игрофикации: это построение самого обучающего курса в виде игры (финансовые настольные игры, онлайн-симуляции, ролевые игры и пр.) и применение игровых механик как «обертки» для стимулирования активности на любом курсе (например, получение баллов за прохождение определенных этапов курса и рейтинг учеников на основе этих баллов).

Первый тип игрофикации применяется давно и успешно, очень эффективен и дорогостоящ. Второй – проще в применении, дешевле и направлен в основном на вовлечение в сам учебный процесс, повышение интереса к обучению. И вот этот второй тип получает все большее и большее распространение.

Необходимость использования моделирующих игр в обучении диктуется следующими факторами.

Интеграция обучения и профессиональной деятельности.

Постоянные изменения в социальной, экономической, политической

сферах.

Проблема «пассивности знаний».

Увеличение эффективности учебного процесса

За основу проектирования берутся самые функциональные подходы вовлечения:

Обратная связь – один из самых важных элементов игрофикации, именно он позволяет отслеживать в реальном времени эффект от деятельности и, чем быстрее будет получен отзыв системы, тем больший фокус внимания гарантирован проекту. Реализация данного подхода осуществляется при помощи индикаторов активности. С одной стороны – это статистический маячок для клиента, с другой – весьма явный показатель выгоды от активных действий.

Поощрение – своеобразная благодарность за действия внутри системы. Для клиента программного обеспечения это могут быть очки, бейджи, звания, нематериальна выгода в виде особого статуса и так далее.

В данном проекте реализована развёрнутая система достижений, за определённый набор действий внутри системы. В последствии подобный механизм может быть легко дополнен и переработан на любой стадии улучшения, что позволит концепции постоянно удерживать интерес клиента.

Соревновательный элемент – выстроить систему обратной связи

346

и поощрений бывает не всегда достаточно, для таких ситуаций можно сыграть на азарте клиента. Создание условия, при котором соревнование будет не только выгодным, но и желанным, немаловажный фактор успеха системы.

Ну и самое главное в этой системе – элемент веселья. Именно он отличает рутину от вовлечения. Без эмоциональной разгрузки школьников, механизмы мотивации – это лишь средства манипуляции и не будут иметь долгосрочного эффекта.

В результате исследования методов мотивации пользователя, было решено использовать игрофикационный подход к вовлечению внутри системы на примере следующих инструментов: поощрительных бонусов, статистики и рейтинговой системы, социализации.

Работа выполнена под руководством доц. каф. «Информатика и программное обеспечение» Д.Г. Лагерев

Е.А. Козлов РОЛЬ КОЛЛЕКТИВНОЙ ЭКСПЕРТИЗЫ В ПОДДЕРЖКЕ ПРИНЯТИЯ

РЕШЕНИЙ

Объект исследования:формы коллективной экспертизы.

Результаты, полученные лично автором:рассмотрены традиционные и современные формы коллективной экспертизы, выявлены их преимущества

инедостатки.

Вреальных условиях бывает трудно построить модель развития ситуации, опираясь на достоверную информацию, которая однозначно описывает поведение объекта в прошлом, настоящем и будущем. Поэтому приходится прибегать к мнению компетентных специалистов (экспертов), обладающих знанием предметной области, умеющих оценить явление, применительно к реальным условиям и высказать собственное суждение, основываясь на знаниях и практическом опыте. При этом, как показывает практика, наилучшие результаты достигаются в случае коллективной экспертизы, которая, по сравнению с индивидуальной, обеспечивает возможность более полного и всестороннего рассмотрения проблемы и, как следствие, приводит к более обоснованным решениям.

К традиционным методам коллективной экспертизы относятся метод мозговой атаки и метод комиссий.

Метод мозговой атаки. Сущность метода заключается в том, что отбирается группа квалифицированных экспертов, но оценки и выводы делаются в ходе заседания. Все эксперты делятся на две группы: первая генерирует идеи (выставляет оценки), а вторая их анализирует. При этом запрещается критиковать ту или иную идею. Идея, с которой согласится большинство экспертов, и считается правильной.К преимуществам метода можно отнести то, что он является простым для понимания и не требует специальной подготовки участников, позволяет быстро «сгенерировать» новые идеи, предоставляет возможности для участия в решении проблем

347

специалистам различных областей деятельности. Недостатки метода мозгового штурма связаны с организацией работы группы. Если куратор не сможет контролировать группу, то группа будет отклоняться от установленных правил и работа может оказаться долгой и бесполезной. Другим недостатком может быть «генерирование» идей, которые окажется либо трудно, либо невозможно реализовать.

Метод комиссий.Предполагает регулярные собрания экспертов для проведения открытых групповых дискуссий по обсуждаемой проблеме и выработке в ходе таких дискуссий согласованного решения. Основное преимущество метода – рост информированности экспертов за счет обсуждения обоснованных экспертных оценок. Главным недостатком метода является отсутствие анонимности.Как следствие, наблюдаются довольно сильные проявления конформизма со стороны экспертов, присоединяющихся к мнению более компетентных или авторитетных специалистов даже при наличии противоположной собственной точки зрения.

К современным методам коллективной экспертизы, активно развивающимся в последние годы, относятсяэкспертные сети икраудсорсинг.

Экспертная сеть предоставляет собой коммуникационную платформу, в рамках которой специалисты осуществляют обмен мнения по своей профессиональной работе, проводят экспертизы (в том числе и коллективные), оценивают компетенции друг друга. В экспертной сети публикуются статьи, рецензируется вся литература по профессиональной теме, обсуждаются проекты, как участников сети, так и представленные к экспертизе. Важным является то, что экспертная сеть не только проводит заказные (платные) экспертизы проектов, но и рецензирует всю литературу по своей тематике. В отсутствие базовой профессиональной деятельности подбор экспертов не может быть объективным, мотивация профессионалов к участию в сети будет строиться лишь по принципу вознаграждения, а их представительство не будет репрезентативным.

Примером экспертной сети является проект «Портал экспертов России»(www.expertsportal.ru). Он был создан для обсуждения эффективности государственного управления в различных отраслях и выработки решений, общения научного, экспертного и властного сообществ, а также исследования проблем развития России.Составными частями портала являютсяинформационно-новостной блок, проблемно-постановочный блок, сообщество экспертов.

Информационно-новостной блок обеспечивает информирование экспертов об актуальных событиях, имеющих отношение к деятельности органов государственной власти Российской Федерации.

Проблемно-постановочный блокотвечает за выявление событий, требующих внимания экспертного сообщества, с целью дальнейшего обсуждения проблем и выработки решений по ним.

Сообщество экспертов представляет собой реализацию социальной сети для экспертного сообщества Российской Федерации, целью создания которой является предоставление возможности обсуждения и решения проблем в

348

конкретных предметных областях, общения между экспертами, а также обмена различными видами информации.

Технология краудсорсинга заключается в мобилизации ресурсов людей посредством информационных технологий с целью решения задач, стоящих перед бизнесом, государством и обществом в целом.Одним из ключевых преимуществакраудсорсинга является радикальное снижение стоимости и времени достижения результата.Ключевым отличием от традиционных коммуникационных инструментов является однозначная нацеленность на действие. Человек не просто расходует свои ресурсы, он направляет их на выполнение конкретной задачи.

Наиболее известным краудсорсинговым проектом является Wikipedia– свободная общедоступная интернациональная универсальная интернетэнциклопедия, реализованная на принципах Вики.Также следует упомянутьInnoCentive–компанию, которая приглашает ученых на условиях конкурсного вознаграждения решать задачи, которые ставят такие компании,

как Procter&Gamble,DuPontиBASF.

Работа выполнена под руководством зав. каф. «Информатика и программное обеспечение» доц.А.Г. Подвесовского

М.А. Козьменкова

АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ СИСТЕМА ПОДДЕРЖКИ ПРОВЕДЕНИЯ КОНФЕРЕНЦИЙ

Объект исследования: процесс организации и проведения конференций. Результаты, полученные лично автором: разработан проект

динамического веб-сайта для организации и проведения конференций.

Организация конференций сложный процесс, требующий квалифицированного подхода и четко поставленных задач. Подготовка к конференции, как и к любому другому деловому мероприятию, отнимает много времени и сил. От того, насколько удачно выбран конференц-зал, организована работа вспомогательного персонала, спланировано проведение кофе-брейков и других немаловажных моментов, зависит успешность конференции.

Конференции, как правило, сильно ограниченны по времени, что заставляет участников напряженно работать в течение всего мероприятия. Поэтому важно создать комфортную обстановку, а также продумать множество организационных моментов и непредвиденных ситуаций, которые могут повлиять на проведение конференции. Часто именно от деталей зависит то, как пройдет конференция, и насколько комфортно будут чувствовать себя ее участники.

Таким образом, организация конференции трудоемкий процесс, требующий координации управления данными участников и деятельности различных поставщиков услуг, число которых может доходить до нескольких десятков при организации крупных мероприятий. Несомненно, всё это можно

349

организовать самостоятельно, но рутинная работа с бумажными документами отнимает много времени и сил. Поэтому важно обеспечить даже частичную автоматизацию организации конференций, которая поможет быстро и удобно работать с участниками конференции.

Разрабатываемая система должна обеспечивать возможность выполнения перечисленных ниже функций:

Возможность регистрации, заполнения и изменения данных авторизованного пользователя в личном кабинете (логин, пароль, имя, фамилия, отчество, возраст, дата рождения, место работы (учреждение), ученая степень, e-mail, телефон, фото).

Настройка доступа просмотра персональных данных авторизованного пользователя (возможность каждого зарегистрированного пользователя скрыть свои личные данные, кроме ФИО и ученой степени/должности).

Возможность ограничения доступа к просмотру другими пользователями опубликованных тезисов.

Возможность ограничения доступа к просмотру другими пользователями конференций, в которых принимал участие пользователь, настраивающий доступ.

Загрузка фотографии в личном кабинете авторизованного пользователя, в раздел «Фото». До 2 Mb. Формат фотографий: jpg, gif, png.

Возможность автоматического заполнения формы на выбранную конференцию исходя из предоставленных личных данных пользователя, заполненных в личном кабинете.

Загрузка тезисов авторизованного пользователя через форму в формате .doc,

.docx, .txt, .pdf, .odt, .rtf.

Возможность редактирования тезисов он-лайн.

Возможность авторизованным пользователям комментирования тезисов.

Поиск участников среди зарегистрированных пользователей.

Обмен сообщениями между зарегистрированными пользователями посредством альтернативной формы отправки сообщений.

Возможность подписки на Новости сайта.

RSS-новости.

Возможность оплаты услуг по участию в конференции через доступную систему платежей.

Просмотр незарегистрированным пользователем фотогалереи по прошедшим конференциям.

Структура базы данных системы приведена на рис. 1.

350

Рис. 1. Структура базы данных

Использование разрабатываемой автоматизированной системы поддержки проведения конференций позволит значительно снизить нагрузку на оргкомитет конференции, повысить скорость рецензирования тезисов конференции, обеспечит участникам возможность комментировать тезисы и обсуждать интересующие темы.

Работа выполнена под руководством доц. каф. «Информатика и программное обеспечение» Д.Г. Лагерева

П.П. Куницын РАСЧЕТЫ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО И МАТЕРИАЛЬНОГО БАЛАНСА

ЭНЕРГОУСТАНОВОК ТЭЦ МЕТОДАМИ ЛИНЕЙНОЙ АЛГЕБРЫ

Объект исследования: расчет энергетического и материального баланса энергоустановки ТЭЦ.

Результаты, полученные лично автором: получена система уравнений и произведен ее анализ.

Цель работы: произвести расчет энергетического и материального баланса энергоустановок ТЭЦ с использованием методов линейной алгебры.

Для расчета требуется определить начальные данные: построить процесс расширения пара в hs-диаграмме и найти основные параметры пара и питательной воды. Затем необходимо сформировать уравнения теплового и материального баланса турбоагрегата.

В данном методе решения 17 неизвестных величин: -электрическая мощность турбины, кВт (Nэ);

-общий расход пара на турбину, кг/с (Dт);

-расход пара на подогреватели высокого давления, кг/с(D1,D2, D3); -расход пара в деаэратор, кг/с (Dд);

- расход конденсата по линии ПНД (перед деаэратором), кг/с(Dкi);