автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.06, диссертация на тему:Инструментальная система для создания управленческих интерфейсов мультиокружения

РГ Б од

2 1 НІОІІ 1503

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ УКРАЇНИ КИЇВСЬКИЙ ІНЖЕНЕРНО-БУДІВЕЛЬНИП ІНСТИТУТ

На правах рукопису

ІНСТРУМЕНТАЛЬНА СИСТЕМА ДЛЯ СТВОРЕННЯ КОРИСТУВАЦЬКИХ ІНТЕРФЕЙСІВ МУЛЬТИСЕРЕДОВИЩ

0.7.13.06. — АВТОМАТИЗОВАНІ СИСТЕМИ УПРАВЛІННЯ

Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук

Робота виконана у Науково-дослідному інституті автоматизованих систем планування і.управління в будівництві (НДІАСБ) Міністерства України у справах будівництва і архітектури.

Науковий керівник: доктор технічних наук, ;

' професор ДОЛОїОВ О.В.

. Офіційні опоненти: доктор фі'зико-матемагичних наук,

професор ДЯШЖО и>5.

. - кандидат технічних наук,

' . . доцент КУКУРУЗА П.В.,

Ведуча організація: Головний науково-дослідний інститут

■ з проблем інформатики Міністерства'

економіки України

Захист відбудеться " /У " червня 1993 р. о 15 год. на засіданні спеціалізованої ради Д 068.05.04 у Київському . іНЕЄнерно-будівальному інституті. 252037, Київ, Повітрофяот-ський проспект, ЗІ. ■ .

З дисертацією можна ознайомитися у бібліотеці Київського інаенерно-будівельного інституту. '

Автореферат розіслано "______" ’_________ 1993 р. .

Вчений секретар

спеціалізованої ради д 068.05.04 ■ ,

доктор технічних наук, доцент Ю.В .КУЛИК

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність. АСУ і САПР налеяать до таких секторів індустрії ЕОІ/і, які зростають швидкими темпами. Значніш прогрес, що відбувся у г.іікроелег.троніці за останні роки, посприяв тому, щоб ко2йіий інженер оув забезпечений власною високопродуктивною робочою станцією, що істотно підвищило вимоги до організації взаємодії людини з машиною. Незважаючи на ге, ідо останнім часом велика увйга приділяється розробці користувацьких інтерфейсів, у ціп сфері все ще залишається багато невирішених питань. Більша частина користувацьких інтерфейсів різнорідна, кожна прикладна задача використовує свіп вид діалогу. Адаптація до вимог користувача часто-густо вимагає значних зусиль; Існуючі системи напчасгіга підгримують прості, стандартні стилі взаємодії, не узагальнюючи їх. У той ке час розвиток засобів обчислювальйої техніки вже іе-йер дозволяє включати до діалогу такі способи взаємодії людини з ЕОМ як анімація, обробка мови та ін. Ці можливості можна використовувати паралельно, що приведе до взаємодії мультисередовшц. З'являються нові можливості для складання виду діалогу, адекватного досліджуваній проблемі. Якщо усі ці підходи не будуть підтримані відповідники засобами проектування, тоді зростаючі можливості зв"язку з ЕОМ приведуть до зростання різнорідності програмних систем, що розробляються, втрати мобільності в адаптації до вимог користувача. '

Сучасні користувацькі інтерфейси спираються на розвиток методу роботи із знанняма: їх подання, зберігання, перетворення га ін. Засоби інтелектуального інтерфейсе визначають якісно новій пвень у розвитку технології обробки інформації на ЕОМ. Він ха-зактеризується повним охоплйнням процесу, вирішення завдання, ¡більаенням діапазону способів вводу-виводу, через які відбуваться взаємодія, можливістю забезпечення спільного вирішення завдання людиною та ЕОМ.

Створення інтелектуальних споживацьких інтерфейсів вимагає .ослідяення розподілу ролей людина та ЕОМ, форм подання інформа-;їх, які повинні найповніше відбивати завдання, що вирішується, ого модель, внутрішню структуру системи і ряд інших факторів.

І

п

Мета роботи полягає у розробці методики проектування користувацьких інтерфейсів, технології створення прикладних задач на основі .системи управління користувацьким інтерфейсом.

Для досягнення поставленої мати у роботі вирішувались такі основні завдання:

- дослідження сучасного стану моделей і принципів побудови користувацьких інтерфейсів;

- дослідження різних видів систем реалізації і управління користувацькими Інтерфейсами;

- побудова концептуальної моделі графічного користувацького інтерфейсе;

- розробка математичної моделі користувацького інтерфейсе 1 системи.управління користувацьким інтерфейсом;

- розробка формального лінгвістичного апарату опису діалогової системи; '

- створення інструментальних програмних засобів організації діалогу;

- впровадження системи управління користувацьким інтерфейсом у складі прикладних задач.

Методи дослідження. В основу проведених досліджень покладені математичний апарат теорії множин і графів, методологія структурно-функціонального аналізу складних систем, теорія формальних грг матик і теорія автоматів, апарат теорії інформації та математичні моделі обробки знань. Теоретичною базою дая досліджень буди наукові праці провідних зарубіжних і вітчизняних спеціалістів з перелічених напрямів.

Наукова новизна полягає у таких основних результатах роботі

1. Розроблено концептуальну модель графічного користувацького інтерфейсе, яка дозволяє організовувати діалог на багатомашинних комплексах, утворюючи машинно-незалежний інтерфейс, ідо адаптується до вимог користувача.

2. Розроблено яродукційно-фреймову систему подання користувацького інтерфейса мультисередовищ, процедури взаємодії різних за характером моделей, правила логічного виводу результатів діалогу.

3. Запропоновано спосіб завдання компонент інтерфейсів на основі блочно-фреймового підходу про виділення структурних І Лін

біотичних рівнів опису даних і організації управління*

4. Розроблено правила внутрішнього і'зовнішнього подання конструкцій користувацького інтерфейса за допомогою мовних засобів.

Зв"язок з планами НДР. Тема дисертації відповідав плану науково-дослідних робіт НДІАСБ Міністерства України у справах будівництва і архітектури і пов"язана з такими завданнями: завдання Державного комітету України з науки і техніки 6.1.4. "Інтегровані системи інформаційного і програмного забезпечення в галузі будівництва. Розробка автоматизованої системи формування комплексної цифрової■моделі місцевості багатоцільового призначання для міського, промислового і сільськогосподарського будівництва і кадастра"; завдання Мінархбуду >країни 241.92-33/744 "Проектування на ПЕОМ будинків і споруд павільйонного і рамного кілів соціально-культурного, побутового,, промислового і сільськогосподарського призначення з випуском комплекту робочих креслень архітектурно-будівельної і технологічної частин проекту (ПК ПРИЗ)"; завдання Мінархбуду України 1.1.2.3.' "Розробка комплексу програм РАМО для проектування монолітних фундаментів на ПЕОМ з автоматизованим випуском комплекту креслень". • .

Практична цінність роботи полягає у тому, що її результати знайшли застосування у теорії і практиці.створення Мсокоефектив-них систем автоматизованого проектування, які базуються не тільки на ефективному використанні обчислювальних, потужностей, але і на організації раціональної взаємодії "користувач - ЕОМ". Основні науково-методичні положення реалізовані у програмних комплексах: вводу і редагування картографічних даних (АИТОМАР); проектування стрічкових фундаментів .(РАЛИС); автоматизованого проектування будинків і споруд рамного і павільйонного типу (ПРИЗ); конструювання електричних і технологічних схем (КЕТ). '

На захист виносяться такі результати:

- концептуальна і математична моделі графічного користуваць-

кого інтерфейсе, які узагальнюють організацію взаємодії в мульти-середовищах; ' . '

- методика побудови системи управління користувацьким інтер-

фейсом і організація взаємодії елементів мультисередовища у діалогових системах; "

- мовні засоби для опису алфавіту, синтаксису і формальної семантики конструкція користувацького інтерфейсе мультисередовшда;

З

- реалізація програмного забезпечення інструментальних сис-

тем, дроекіування користувацьких інтерфейсів та їх впровадження у складі прикладних задач. ■ " . '

Впровадження. Результати роботи впроваджені у складі програмних комплексів АИТОМАР, РАЛИС, ПРИЗ, КЕТ уряді будівельних організацій: на підприємстві "Екоцентр" Запорізького міськвиконкому, у Полтавагропроект м. Полтава, в. Укрдергшроект м. Суми.

. Апробація роботи. Результати роботи доповідались і обговорювались: ' ; . .

- на УІ науково-технічній конференції молодих учених у сфері дослідження будівельних конструкцій, Київ, 1956 р.;

- на республіканській.конференції "Створення і використання систем, автоматизованого проектування в будівництві у ХГІ п'ятирічці", Київ, І986 рг.;

-.йа ІУ Всесоюзній нараді з фундаыентобудування, Ыосква,

1386 р.;. ..

. - на XI Міжнародному конгресі "Застосування математики у на-

укових дослідженнях", Веймар, 1987 р.;

-.на' республіканській конференції "Автоматизація проектних робіт", Кишинів, 1287 р.; , '

- на другій регіональній школі-семінарі з питань автоматизованого проектування об'єктів будівництва, Росгов-на-Дону, 1987 р.

~ на’регіональному науково-технічному семінарі "Розробка і експлуатація САПР в радіоелектроніці'*, Челябінськ, 1989 р.;

- на Уїї науково-технічному семінарі "Математичне забезпечення систем з машинною'графікою",. Іжевськ-Тюмень, 1990 р.; .

-.на Всесоюзній школі "Програмне забезпечення САПР", Твар, 1991 р*. .. ...

”..Публікації. За темою дисертаційної роботи опубліковано одинадцять друкованих робіт. ' .

. . Структура і обсяг роботи». Дисертаційна, робота складається

з вступу, .4. розділів,-.висновку., списку літератури із 122 найменувань -і 2. додатків. Викладена на 146 сторінках машинописного тексту, ілюстрованого 21 рисунком, 6 таблицями. .

3f.HCT РОБОТИ ■

У вступі розкрита актуальність геми, визначені основна мета і завдання досліджень, наведені основні результати, які мають наукову новизну, визначені практична значення роботи і основні положення, які виносяться на захист.

У першому розділі проведено аналіз існуючих користувацьких інтерфейсів (КІ), досліджені формальні моделі інтерфейсу "людина - комп"ютер" і засобів їх розробки, побудована концептуальна модель графічного КІ. ‘

Аналіз'дозволив сформувати основні принципи організації НІ, які містять вимоги до.зовнішнього подання і внутрішньої організації. Основним підходом до створеная КІ є його відокремлення від прикладної задачі і подання у вигляді декількох рівнів, функції яких монн& подати у вигляді узагальнених абстрактних структур.’ Інтерфейси, призначені для виконання різних задач, повинні мати однакову організації} і забезпечувати єдиний спосіб взаємодії дри-лладнях систем з користувачем. У гой же час КІ повинні відбивати суть прикладної програми і давати користувачу можливість конфігу-руваги інтерфейс під індивідуальні еимоги. Вимоги до зовнішнього подання грунтуються на об"єкгно-орієнгованому підході і містять концепції: поліекранна взаємодія, метафора робочого столу, безпо-соредяе йаніпулазання об'єктами, використання графіки і піктограм. Аналіз методів розробки КІ дозволяє виділити три основних підходи до їх створення. По-дерше, - це розробка КІ за допомогою графічних'бібліотек загального призначення (наприклад GKS ). По-друге,-використання інструментальних засобів ITL , які являють собою логічні'пристрої вводу-влводу, що редагуються. По-третє, - це системи управління’користувацьким інтерфейсом (СУКІ), які становлять собою елемент програмного забезпечення, який управляє усіма взаємодіями між користувачем і прикладною програмою. Порівняння різних підходів дозволяє обгрунтувати переваги СУКІ перед рештою.

СУКІ дозволяють забезпечити облік стандартів, високий рівень графіки і представлення вікон, відкритість для усіх стилів взаємодії, забезпечення зручного інструментарію для проектування КІ і дослідження їх прототипів. ■

Вибір моделі КІ, яка правильно відбиває вимоги до організації спілкування, дозволяє ефективно розробляти і супроводжувати КІ.

Проведения аналіз моделей діалогових систем дозволив виділити основні метода і засоби добудова формальних моделей КІ. До основних належать такі моделі: графові, автоматні, лінгвістичні, ймовірнос-ні, логічні, сітьові, реляційні, фреймові.

Багаторежимний характер спілкування, багатий синтаксис і семантика сучасних КІ вимагають, щоб система мала модель світу задачі і могла адаптуватися до різних користувачів.

Різноманітність графічних дрисгроів, методів взаємодії, склад ність діалогових структур, суворий взаємозв'язок входу і виходу і цілий ряд інших особливостей графічних КІ робить задачу їх створення. складною і трудомісткою. Запропонована концедтуальйа модель графічного КІ грунтується на таких принципах: процедурний розподіл інгерфайсного. і прикладного блоків у програмному забезпеченні; виділення в інтерфейсі-двох’основних процесів: вводу-виводу і діалогу ; уніфікація протоколу обміну даними між інтерфейсним і функціональним блоками; поєднання шарового подання КІ з об"єктно-орі-ентовашш підходом; незалежність КІ від конфігурації технічних засобів. Розподіл КІ і додатки дозволяють виділити в* інтерфейсі найважливіші складові частини:. подання і управління. Подання охоплює зовнішню частину інтерфейса і процеси вводу. Управління визначає структуру діалогу. Логічний поділ і модульність між лексичним, синтаксичним і оамантичним рівнями організовані як на ріші-.системи, так і на рівні окремих об"ект1в. В останньому випадку шари описуються локально, і не поширюються на абстрактні рівні. У КІ ви-ділені-рівні: відображення; опису мовою специфікацій; віртуальний рівень; семантичний рівень і фізичний рівень.

• До концептуальної моделі КІ входять такі поняття як контекст, адаптація, передісторія, консультація, дам"ягь, яка використовується спільно, і ряд інших, В основі моделі лежить поняття взаємодіючих об"ектів. Об"екти класифікуються за.тилами, кожний з яки; визначає, яка операція допустима з об'єктами, які представляють цей тип. Описана взаємодія об"ектів, які складають концептуальну модель. . - ' - .

Другий розділ присвячений розробці формальної і функціональної моделей моніторноі системи управління користувацьким інтерфейсом. Користувацький інтерфейс розглядається як сукупність взаємодіючих інструментальних систем, кожна з яких спеціалізується на певній підмнокині задач. Під підходом до створення інтерфейса

мультясередоьлща розуміється підхід, який містить побудову, узгодження і спільно використання двох чи більше різних за характером і призначенню моделей, кожній з яких відповідає своя форма подання і адекватний апарат обробки інформації. Мультисередовище 5 - це система із л> 2 віртуальних машин V , які використовують знання і дані, подані у базі даних і знань (БДиЗ) Мв і у загальній семантичній пам"ягі М =*МВ ¡ЇМ; ) і пов"язані з цією па-

м"яттю, між собою і з користувачем інтерфейсом І: (V , М , І)

До моделі мільтисередовища користувацького інтерфейсе системи ИНТЗРФЕіїС входять такі елемента: діалогова мережа, яка дозволяє подавати інформацію на базовому рівні, віртуальна.машина, яка реалізує основні операції над цією і.юрег.ею (Д-шшта), вхідна мова . специфікації (І-мова); семантична мережа фреймів, яка являє собою інформацію йа проблемному рівні, віртуальна імашина, що реалізує основні операції над семантичною мерзяею ( Ь -машина), мова специфікації ( Г-кова),-' реляціпна модель, яка'відображає прикладну задачу, цо управляється реляціяним процесором, і мова специфікації (Т-мова) (рис. І).

Введення поняття віртуальних машин (В-машик) сприяє створенню структури системи, розробці програмного забезпечення у рамках певних понять. До ядра В-мааіяня входять лінгвістичний процесор, програма візуалізації, шари подання. Лінгвістичний процесор виконує дві основні функції: аналіз тексту завдання і синтез результуючого тексту. До його складу входять лексичний, синтаксичний і семантичний аналізатори. До програм візуалізації діалогу належать інструментальні засоби формування меню, таблиць, піктограм, фреймів та ін. Шари подання дозволяють розділити прикладні програми КІ і фізичну реалізацію на окремі блоки, які спілкуються один з одним за допомогою протоколів обміну.

Формальна модель КІ подається виразом Мр - (Вр, Ір, (¿р, $р, &р \!р) де Вр - БДіЗ діалогу; І р - інтерпретатор станів системи;

Цр - множина ДУВ; 5р - семантичний контекст; _ множина

графів стану, які описують процес розв'язку; - множина форм

відображення діалогу. БДіЗ задається системою продукцій вигляду "ситуація - дія" і відбиває сукупність шляхів розв'язування задачі. БДіЗ діалогу Вг визначається як , до

/7- число середовищ, Мііоиина ЛУБ ¿/г =и Ци , де кокне і~з ЛУВ Цц має свою внутрішню мову, породжує послідовність '

Структурна схема системи ИНТЕРФЕЙС

Рис. І

символів, які аналізуються інтерпретатором. Інтерпретатор реалі зує відображення 1Т '■ Бг * иг xST -► х VT

У граТй станів Су> фіксується форма діалогу, що регламеї rye послідовність гранзакція і вид обміну повідомленнями між об' гаї.’л. Пристрої зеоду-в::воду належать до логічних пристроїв і забезпечують взаємодію ¿користувача із системою. Інтерпретатор е ді алогозою керуючою програмою, яка розпізнає сценарій і органі зову за ним діалог. Семантичний контекст дозволяє здійснювати контекс но залежі переходи і дії як всередині одного середовища, так і мій середовищами. ' .

Характерною особливістю мультасередовища є наявність у ньом; БДіЗ різної структури і .використаная різних типів логічного виводу. £ля яойуду логічного виводу треба задати логічне обчислення і процедуру пошуку.’Виводом значення к із безлічі правші R на звемо послідовність Z, 7г • " їп .де Z¿ належить або R , або одержано із попередніх елементів послідовності. Аксіоматика виводу задається через безліч прошЕних продукція p=pt Рг .../з, і безліч запитань Q. = у., у.г .. . . Відповідь 4 у момент ча-

су' .- і+ І визначається відповіддю у попередній момент часу -і , безліччю-даних 9Р , породжених' продукціями Р{ í •+ І) і безліччю даних, одержаних в результаті вводу:

а (і + і)

A (i-H)+-A(i¡UVp из0- .

М‘ ■

Тут of UVf) . , де Ы - кількість середовищ; Pfo)=G;

А(0) = 0. Проміжні продукції у момент часу ( 1 +1) визначаються проекціями на попередньому кроці, підбезліччю правил Як fR >

які використані у поточному кроці і результатами вводу:

RtcfR. Д* (Д.-й (if і)

P(t4)~—P(+) URK U3a

Як апарат, що описує режими функціонування КІ у цілому запропоновано використати розширені марені переходів (Н»Ш). РМІІ інтерпретуються сітьовою граматикою G = ( V, L , N ), де V ~ опис словників, що використовуються яри розборі вхідної послідовності значень; L -.опис нестандартних функцій, потрібних для ефективного розбою; N - о яле PFJ1. Нестандартні функції відбивають’ зв"язок різних граматичних дерев розбору і мають вид: фрейм про-

дукція, фраам—- таблиця; таблиця—продукція і т.ін. Топологічно

Э

Rffl являє собою опис безлічі типових вузлів з безліччю дуг. Умова переходу в ВИ подана у вигляді іншої транзитивної мережі, (до відбиває ієрархічний характер елементів’, які скдадаать інтерфейс. Проведені дослідження дозволили виділити чотири рівня деталізації: концептуальний, семантичний, синтаксичний і лексичная і показати їхню залежність від процесів вводу-вяводу.

' . Структурно-функціональний аналіз дозволив виділити, основні

структірні компоненти КІ і типові вузли. Як вузли на і’рафі діалогу, що характеризують загальні місця різних тилів діалогу, введено поняття блоків і фреймів. Блоки визначаються виразом

~(^Ві ) &Ві > *Зі > KsJ

де Zgi - скелетна схема, яка являє собою граф з операторів, з "єднаних один з одам-: дугами; 5?S(- — таблиця перетворення інформації, яка задає безліч перетворень значень вхідних змінних у значений вихідних змінних; , VJ8i , 1/8(- - безліч відповідно

вхідних, внутрішніх і вихідних змінних. Блок описується мегаграфом, вершини якого визначаються не тільки об'єктом, але і контекстом і правилами вводу’, внаслідок чого породжуються віртуальні’ вершини. Змінна структура блока, що керується предикатами, дозволяв гнучко формувати потрібний клас моделей, Фрейми визначаються виразом .

П'РпЛ,!*!,, Я»,

де - ідентифікатор фревма, a /% - визначає порядок

проходження і передачу спадкових ознак фрейма. Скелетна схема фрейма горстко визначена і задає конкретний об"скт предметної галузі. Оскільки елементи інтерфейсе мають безпосередній зв"язок з БдіЗ, то маніпуляція з елементами інтерфейса перетворюється по суті справи у маніпуляцію БДіЗ. Об"екти є засобами, з допомогою яких інформація зберігається і обробляється. У роботі виділено основні класи об'єктів і тили відношень між ними. Показано, що кожному рівна КІ відповідає свій клас об"єктів.

Кокній моделі діалогу середовища КІ відповідає свій формалізований опис. У роботі дібрані такі формалізації: для діалогової мерахі - ліволінійна- граматика з пам"яттю (ЛЛП -граматика), для семантичної мерекі фреймів - L -машина, для реляційної уяви -реляціпно-реЕмова модель. ’

.«^-граматика ¡дає зал

ІЇ, 5Р, Рі)

де & - деяка узагальнена ліволініяна гза;.:иг..ка; VI - кіяце■ ва непуста шоеинність згЛнндх і..ови; Бр - . у наді« (частково), яка сгашгь у відповідність до деяких праві«, і'^-лр^ка (г - програш і , які називаються семантичнлш лрогр^.амд; Р% - 'унк-дія (частково), яка ставать у відповідність до деяких матикд С- булівські вирази шви L , які наз;гваыгься дозволяючим предикатами правил.

Коте правило граматики має вид п — і (5¡/ ,Х[),

де пі Уп, Уп - безліч негермінальних символів; íf Мг, ь -безліч термінальних символів; Зі £ 5р, Рі { Рг г,- {Я, Я - безліч продукції! ліволініпної граматика.

У роботі розглянуто таку ієрархію організації взаємодії у лі: макрокоманда - операція - команда - завдання - сценарій. Дрбцес розв'язування задачі складається з безлічі діа різних складносте.". Під дією розуміють взаємодію компонент керування 1 компонент ін;.ор мації, результагоі.; якої с зміна стану діалогу і поточного контексту.‘Усі взаємодії корйстувача з системо а здійснюються за допомогою узагальнених Логічних пристроїв вводу (УЛИВ), спосіб впливу яких визначається залаяно від вимог до діалогу і конкретної діалогової ситуації. Ко;ше поєднання форматів подання інформації і гле— ханізмів організації УЛПВ дає різная інтерфейс людина-кош"ютор. Подання інформації, з якою користувач взаємодіє і над якою мо:.уть провадитись дії, йа ко.тлому кроці діалогу складає діалогова;; блок. Діалоговий --¿зок визначається виразом -

Л о/, /(а, Ха)

де 5с/ - структура діалогового блока; ¿¡/- безліч ініціані-зованах УЛИВ; Ко - семантлчния контекст; Іс/ - безліч інтерпретацій*

Структура діалогового блока визначається безліччю полів (А), безліччю умов на полях (Р), безліччю функція на полях ( р безліччю додустиидх операція і відношень. Коже поле залезгдо від контексту і.;о;гБ інтерпретуватися різним чином. Такиа підхід до організації КІ дозволяє будувати гнучкі діалогові системи, які легко адаптуються до вимог користувача, організовувати різні стан-

дартні операції типу вкладу, рекуосії та ін.

Для оішсу'сві.лнтцчної .і,;ерв:.:і фрвзмів використовується поняття '¿члашна. L -мааина - це дискретнлл абстрактний обчислювальний пристрій, який складається з безлічі елементів'.списку, кінцевої безлічі атомів, магазину, елементу продовження: . .

L(5,A,C. W. Sj, A=Kd VFaUPd

де 5 - кінцева упорядкована безліч елементів опаску; -кінцева безліч атомів констант; Fa безліч базисних функції';

Ра - безліч атомів змінних SUA ; С- магазин продовження;

W - робочий магазин; Sw - елемент продовження, ірегім є поняття;,, близьким до діалогового блока., але на віділіну від нього має більш жорстку структуру, овій ідентфікаtop', умови належності даному сіраш.ту інших фреймів нижчого рівня.

■ РеляцІЕно-фрейиова модель має вад • . • ' ,

J*(N.<S,R,>,<Sg,*z> "<$п Rny)

де N - назва фрепма; . S/ - рольова мітка і-го слота; Ri -

реляційне відношення.-Безліч гермів, ідо утворюють масив, подаються у вигляді відношення (s„ lSn-Sin)(Sz,Sn---Szn)-(5miSini ■•■Sm) де Sij - значення елемента, що міститься у. i-у домені і J -у

кортежі. . . ■

Запропонований підхід до опису моделей КІ дозволяє створювати діалогові системи, які швидко адаптувться до 'вимог користувача і відбивають різні предметні галузі. ' ' '

У третьому розділі розглядаються питання, пов"язані з технологією розробки засобів автоматизації КІ, дослідженням динамічних характеристик КІ, його інформаційна модель, а також оцінка складності створення КІ. . '

Технологія, яка використовується у системі ІНїііРФїйС, спирається на інструментально-технологічне середовище проектування. Погрібна конфігурація КІ та її операційна-підтримка не, створюються кожний раз знову, а одержуються в результаті спеціалізації і добудови базових засобів подання і обробки даних, і -знань.. Основні, особливості технології створення КІ полягають у такому: розвиток концепції взаємодіючих В -машин; спільне використання - функціональної декомпозиції і об"екгно-оріентованого підходу;•вико- ' ристання багатомовного‘середовища, до якого входять мови програмувати і специфікації; розвиток концепції інтерфейсе об"єкта, ’

реалізація і модифікація операцій над об'єктами; виділення і автоматизація розробки напбільш рутинних олерадіп; можливість використання інтерфепса у різних середовищах типу 2705, Ь/іп&оіуз тощо; орієнтація на створення відкритого модульного середовища для конкретних гаяузе:і. Організація 5-машин і забезпечення їх функціо-

нування виконується монітором. і.іояітор яо суті ізолює мбханізм керування фізичноіз машиною від більшості процесів, ідо перебігають у системі. Користувач програмує КІ шляхом занесення у БДІЗ описувачів об'єктів, понять,- правші та інших елементів, що характеризують предметну галузь, діапазон застосування системи відповідає діапазону мовного опису, тому і робота його механізмів обробки повністю визначається семантикою і синтаксисом мови. І.іова створюється у рамках певних реалізаціг.ндх і користувацьких мо.гливосгел. Опис діалогової меремі, семантичної мереді фреймів, реляціпних відношень, виконаних на мовах специфікація, служіть для настроювання В -машн на роботу, доя кокної програми створюється її внутрішня уява у вигляді дерева статичної підпорядкованості її модулівх навантаженого деякою інформацією. Важливою рисою КІ є універсальність процедур з"бднання складних функціональних модулів. К'.ета процедури з"єд-іання полягає в уніфікації поведінка загального модуля і його час- • гин. до засобів специфікації, крім мов, налекать інші конструкторські засоби, які. підгримують процес створення спеціалізованих сис-:ем. Такими є, зокрема, графічния конструктор, який дозволяє ство-іивата, модифікувати, видаляти і маніпулювати об"єкташ. Проекту-¡альник діалогу створює на попередньому етапі специфікацію ІІІ. ди-амічні властивості дозволяють змінити цю специфікацію в інтерак-ивному ремпмі, використовуючи такі поняття, як динамічні слоти, оля вводу-виводу редактора. Використовуючи конструктор, мовна про-рамувати алгоритми розв'язування задачі. Робота графічного конструк зра заснована на принципі покрокової трансляції. На виході транс- . ітора виходить запас алгоритме функціонування у стандарті бази ших інструментального пакета. - '

Повні середовища КІ засновані на розширені мови і використан-псевдокодів. Розширення дозволяє відкладати на майбутнє опис іяких синтаксичних конструкцій, які представляються у міру впник-ння потреби у розширенні мозишвосгеп мова. Псевдокод виходить а ся ідок заміни усіх імен, операцій і даних мови програмування вільними символічними іменами функцій. У цьому випадку як нижчий вень мови ошсу можуть використовуватись гахі мови програмування,

ІЗ

як СИ, вУК №пс/оу/і та ін.

У роботі розглядаються розроблені мови специфікація: шва І, призначена для специфікації діалогової мережі; мова ? »призначена дгя специфікації семантичної мерекі фреймів; шва Т, призначена ддя специфікації реляціглих'відношень; _ мова 6-, призначена для специфікації графічних зображень. У і.;ові І головна роль відведена створенню інформаційного об"скта, який розуміють, як деяку структуру даних з приписаними до не'і процедурними методами Iі обробки. Нова дають розробнику можливість організації керування, викликів різних фори діалогу і відроблення реакціїі щодо вводу інформації, добудови діалогових блоків та ін. І-грама ТіНСЗ ІйОВК ДОЗ“ воляє задавати ¿оіаси, правила, семантичні розширення тощо. Для опису знань про проблемну галузь розроблено м.оеу f ,яка дозволяє оперувати з фреймами. Однією із ьамливах особливосте" яідхсдг до розробки мови в те, що семантика фреймів повністю узгодмека з термінами комплексу базових засобів. Вираз о основною семантичною одиницею опису. У мові Г використовується два типи виразів: описовий і операціпии;:. декларативне і процедурне подання і.юг.угь бути визначені з допомогою цих виразів. Система трактує комне лра-еило як засіб поділу мети на підмету. Відповідно обробка будь-якого правила розглядається як процес досягнення ряду підмети, зазначена в умові. Ь.ова специфікації графічних зображень 6- призначена дій добудови діктограі.., графічних символів і дія формування зображень ¿реалів. мова опису таблиць ї являє собою набір правил завдання таблиць, які інтерпретуються особлива.* чином.

Інтерактивні мо::;л::восгі КІ істотно заламать від розміщення даних і знань у па:-.;"яті ЕОм. Б оперативну пам"ять викликаються тільки ті елементи діалогу, які потрібні для' поточного локального діалогу. Користувач працює з віртуальною діалоговою меремеа. Уся інформація поділяється на три класи: безліч програмних модулів> безліч модулів даних і безліч діалогових модулів. У роботі наведена схема перекриття модулів, і\о відбиває таблицю переходів автомата при трьох виділених станах модулів: активному, пасивному і віддаленому.

З точки зору користувача КІ одна.; із найва.’;шіБІших критеріїв оцінки їх якості є інформаційна продуктивність, під якою розуміють відношення обсягу корисних пересилання даних прії одержанні заданих вихідних результатів до загального часу їх одержання. У роботі одержано залемності інформаційної продуктивності від часу

14 '

при різних значеннях імовірності запиту.

Трудомісткість написання програм із специфікації, трудомісткість у налагодженні і обслуговуванні програми, обсяг машинних ресурсів до виконання програш, важкість розуміння програми, важкість модифікації програми становлять складність створення КІ. У роботі проведено аналіз складності створення КІ за трьома показниками: лінгвістичному Холстеда, топологічному Маккеяба і реалізації. Лінгвістичний аналіз дозволив оцінити трудомісткість написання програш на підставі формального аналізу мови опису. Порівняння створення КІ у середовищі системи ІНТЕРФЕЙС і на основі ЬИК Мтсіомі рля. прикладної задачі АИТОМАР показує зниження трудомісткості на 20 % у першому випадку порівняно з другим. Оцінка структурної складності до зв"язках у системі виходить із кількості входів 1 виходів.

Методи розширень і псевдокодів, що використовуються у системі ІНТЕРФЕЙС, дозволяють знизити коефіцієнт складності реалізації входу відносно реалізації виходу, а отже і загальну структурну складність. Складність реалізації визначається складністю моделі мультисередовища, складністю структур даних, технології створення КІ, що застосовується, мов специфікація, що використовуються, кваліфікації користувача. За численими даними наукової літератури користувач, як правило, використовує дуже обмекений набір засобів, які надаються системою. Групування цих засобів за функціональніш призначенням на рівні псевдокодів дозволяє знизити загальну трудомісткість створення КІ і створювати проблемно-орівнотовані середовища з меншими грудовитрагами.

У четвертому розділі описується програмна реалізація користувацьких, інтерфейсів на основі ПШІ ІНТЕРФЕЙС і його засобів специфікації. Розроблені інструментальні засоби знапшли застосування у програґших комплексах АИТОМАР, РАЖС, ПРИЗ, КЕТ. Система реалізована, в операційних середовищах 3)03 і Міпсґоч/з для ПЕОГ.і типу ІВІЛ РС.

Сисгема ІНТЕРФЕЙС являє собою шарову модель взаємодії користувача з програмною системою. Шари роблять діалог незалежним від апаратних засобів і базового програмного забезпечення, з одного боку, і від" специфічних особливостей прикладної задачі, - з другого-. Уніфікація і стандартизація інтерфейсів, використання функціональних розширень, різних форм опису і додання інформації дозволяє

доьиіь просто адаптувати систему до різних прикладних задач.

У додатку до дисертації наведені приклади результатів практич ного використання розроблених програмних.засобів і документи, які підтверджують .впровадження результатів дисертаційної роботи.'

ВІІСНОЗКіі- -

Основні результати проведених досліджень такі: '

1. Обгрунтовані актуальність і доцільність теоретичних дослід

кень і практичної розробки користувацькій інтерфейсів. Проведено аналіз сучасних користувацьких інтерфейсів і систем керування ними. Розглянуто формалізований апарат, що застосовується для- аналізу користувацьких інтерфейсів і обгрунтована необхідність викорир-гання композиції різних моделей для одису багатофункціональних систем. ' ’ '

2. Розроблена концептуальна модель графічного користувацького інтерфейсе, яка являє собою багаторівневу систему, яка складається із об'єктів різної складності і забезпечує інтерактивне ро’з-

- візування прикладних задач у багатомашинних системах. ■

3. Розроблена продукційно-фреймова система подання користувацького Інтерфейсе, ДО' якої входить три основних моделі: продук-ційна, фреймова і реляційна, які описуються відповідно .¡ЛП-грама-такою, ¿»-машиною і реляційними відношенняіш. Такий підхід дозволяє використати переваги різних моделей в одні:; системі.

4. Систему керування користувацьким інтерфейсом задропонова-■но розглядати як взаємодіючі під керуванням монітора віртуальні '

машши., козина з яких відбиває певну модель діалогу, а'монітор керує їхньою взаємодією через семантичну пам"ять.

'6. Організацію взаємодії у користувацькому інтерфейсі запропоновано розглядати на структурному- і лінгвістичному рівні. У першому випадку виділяються мікро і макрорівні, а в другому - лексичний, синтаксичний і семантичний рівні. . '

В. Запропонований блочно-фрезмовий підхід до реалізації користувацького . інтерфейса' дозволяє поєднувати гнучке і жорстке подан ня об'єктів інтерфейсе, зводити процес переналагодження класу стру турнпх моделей до операцій налагодження керованого предиката.

7. Розроблена технологія створення користувацьких інтерфейсів, заснована на багатомовному підході, автоматизації ряду операцій конструювання користувацького інтерфепса, спільному викорис-

16

ганні функціональної декомпозиції і об"єктно-орієнтованого підходу, розвитку концйпцій взаємодіючих,віртуальних машин, дозволяє користувачу непрограмісту брати безпосередню участь в реалізації завдання щодо розробки інтерактивної оболонки.

' 8. На основі запропонованої теоретичної моделі розроблені

мови діалогу, фреймів графічяях'зобраяаяь і таблиць, які дозволяють формувати'процедурні-і декларативні складові діалогу, створювати складні структури взаємодії: ієрархічні, сітьові, рекурсивні та ін.- Використання лсевдокйдів і розширень мов специфікація дозволяє нарощувати функціональні можливості системи, застосовувати комплекс у різних операційних середовищах.

9. Розроблена інформаційна модель користувацького інтерфей-

са і на її основі одержано запеклості інформаційної продуктивності від часу. '

10. Аналіз складності створення користувацького інтерфепса

на основі лінгвістичного, топологічного і реалізаціаного підходів дозволив підтвердити ефективність запропонованої методика у багатофункціональних середовищах. '

11. На основі результатів дисертаційної роботи реалізована інструментальна система ІНТЕРФЕЙС, яка використовувалась при створенні декількох прикладних систем: АНТОМАР, РАлІІС, ПРІІЗ, КЕТ.

Основні положення дисертації відбиті у таких роботах:

1. Вишняков В Лі., Гайна Г.А'., аіиг.ановський A.B. Методичні рекомендації щодо застосування програми розрахунку основ і фундаментів на мікро ЕОМ "Іскра-226". - K.: НДІАСБ Дергйуду'УРСР, I98S. - 40 с.

2. Вишняков 3.L., Гайна Г.А., Іііер Б.»і., Шииановсышй A.B. Реалізація діалогової САПР основ і фундаментів на персональній ЕОІ.і // Метода проектування ефективних конструкцій основ і фунда- ■ ментів. Т. 2. - І.І.: НДІОБВ. Будвидав, IS87. - C. 119.

3. Пархоменко В.Л., Римек Ф.Ф., Гайна Г.А., Бородулін Є.Б.,

Міщанко В.А., Хмара М.Т., Братищев Q.A. Методичні рекомендації щодо визначення потреб проектно-вишукув&льних організацій у комплексах технічних засобів САПР-ОС. - K.: ДДІАСБ Деркбуду УРСР, 1987. - 48 с. • .

4. Гаяна Г.А. Розв'язування задач автоматизованого проекту-, вання на персональних ЕОМ // Питання автоматизованого проектування об'єктів будівництва: Тези дол. - Росгов-на-Дону, РІБІ,

ISS7. - С. 60-61. -

5. Гайна Г.А. Побудова систем автоматизованого проектування будівельних.конструкція на основі персональних ¡¿01»'.: Депон: вил. 6 № 7806. - М.: ВПІІІБ, 1987.

6. Гайна Г.А;,- ШимановськиЕ AJ3. Інтерактивні системи для розрахунку міцності і стійкості будівельних конструкцій на їлікро ЕШ// Системи автоматизованого проектування об"єкгів будівництва (САПР— ОС). - K.: Будівельник, 1988. - Вид. 5. - С. 12-11.

7. Гайна Г.А., ШимановськиЕ A.B. Аналіз технології використання і перспективи застосування АРМ малої продуктивності"у проектних організаціях // Системи автоматизованого проектування об"ектів будівництва (САПР-ОС). - K.: Будівельник, 1989. - Вип. 6. - С.96-100.

8. Вольной А.З., Гайна Г.А., Демченко В.В., Лященко A.A. Побудова розподільних графічних систем у локальних мережах міні ЕОМ і ПЕОМ // Розробка і експлуатація САПР в радіоелектроніці: Тези дол. - Челябінськ, ЧПІ, 1989. - C. 108—110.

9. Лященко Л.А., Ганна Г.А. Технологічний комплекс для проектування користувацького інтерфейсе в інтерактивних графічних системах // Математичне забезпечення систем з машинною графікою: Тези доп. - Тюмень, ІПУ, 1990. - С.ІІ.

10. Лященко A.A., Гайна Г.А. Принципи організації і засоби розробки користувацького інтерфейса в діалогових графічних системах // Програмне забезпечення програмно-технічних комплексів для систем автоматизованого проектування будівництва об'єктів (СМ ЕОІД, ПЕОМ). - K.: НДІАСБ Держбуду УРСР, 1990. - С. 18-30.

11. Лященко A.A., Демченко В.Б., Гайна Г.А. функціональні

можливості пакета програм ІНТЕРФЕЙС для розробки користувацького інтерфейсе на ПЕОМ // Програмне забезпечення САПР: Матеріали шко-ли-семінару. - Твер, Центрпрограмсистем, 1991. - С. 28-30. '