автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.06, диссертация на тему:Метод построения оконного интерфейса пользователя на основе моделирования пользовательских целей

АУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ "ВОСХОД"

На правах рукописи САНКОВСКИЙ Юрий Евгеньевич

УДК 681.3.06

МЕТОД ПОСТРОЕНИЯ ОКОННОГО ИНТЕРФЕЙСА ПОЛЬЗОВАТЕЛЯ НА ОСНОВЕ МОДЕЛИРОВАНИЯ ПОЛЬЗОВАТЕЛЬСКИХ ЦЕЛЕЙ

Специальность 05.13.06 - Автоматизированные системы управления по техническим наукам

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва -1998

Работа выполнена в научно-исследовательском институте "Восход", г. Москва.

Научный руководитель: Официальные оппоненты:

Ведущая организация:

доктор технических наук, профессор В.И. ДРАКИН

доктор технических наук, профессор Ю.И. ШЕМАКИН

кандидат технических наук И.Б. ФОМИНЫХ

Научно-исследовательский институт автоматической аппаратуры (НИИ А А)

Защита диссертации состоится

" »

декабря 1998 г.

в Ъ ~с-0 часов на заседании диссертационного совета Д 163.02.01 НИИ "Восход" по адресу: 119048 Москва, ул. Удальцова, 85. Телефон совета: 931-93-41.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке НИИ "Восход"

Автореферат разослан

«/з »

ноября 1998 г.

Ученый секретарь диссертационного совета кандидат технических наук, доцент

В.П. ШУК

- 1 -

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность темы. Одной из важнейших проблем разработки автоматизированных систем управления (АСУ) является проблема создания эффективных средств взаимодействия "человек-ЭВМ", ориентированных на конечных пользователей. В настоящее время практически единственным видом интерфейса конечного пользователя в приложениях АСУ является оконный интерфейс, и в ближайшее время реальной альтернативы ему не предвидится. Средства взаимодействия с интерфейсом другого типа - на основе ограниченного естественного языка (ОЕЯ) - в силу ряда причин так и не вышли на уровень массового практического применения и представляют собой, как правило, уникальные экспериментальные образцы.

Причинами широкого распространения средств взаимодействия "пользователь-ЭВМ" на основе оконного интерфейса послужили наглядность, простота понимания и легкость изучения языка общения, минимальный клавиатурный ввод, а также сравнительно несложная программная реализация, не требующая высокой квалификации разработчиков и мощной вычислительной техники. Существующие средства взаимодействия на основе оконного интерфейса получили название операционных или инструментальных в связи с тем, что они предоставляют пользователю доступ к набору операций, которые можно выполнять над описанными в ЭВМ объектами пользовательской деятельности. Подобное представление проблемной области возможно для очень широкого круга пользовательских задач и видов деятельности.

Однако по мере роста масштабов автоматизации, усложнения создаваемых приложений и расширения круга пользователей традиционные средства взаимодействия на основе оконного интерфейса оказались неадекватны новым требованиям практики. Основной проблемой в этих условиях стала недостаточная поддержка со стороны ЭВМ в выполнении пользовательских заданий. Для массового конечного пользователя потребовались более простые в применении средства взаимодействия. предоставляющие пользователю не просто набор отдельных, не связанных друг с другом операций, а совокупность заданий. Задание,с которым пользователь обращается к ЭВМ, представляет собой выраженное в императивной форме описание желаемого результата (цели), получение которого (достижение которой) необходимо для продолжения выполняемой пользователем трудовой деятельности.

Средства взаимодействия "пользователь-ЭВМ", обеспечивающие прием от пользователя его заданий и их выполнение в ЭВМ, получили

название целевых, или ориентированных на задания Цазк-ог1еп1ес1). Для этих средств взаимодействия,в отличие от операционных, характерна активная роль ЭВМ при выполнении пользовательских заданий. Однако исторически эти средства взаимодействия развивались только в русле общения с пользователем на ОЕЯ. В связи с этим актуальной научной и практической задачей является разработка и реализация метода создания пользовательского интерфейса, позволяющего соединить традиционную языковую форму оконного интерфейса с новым содержанием. т.е. с активным участием со стороны ЭВМ в выполнении заданий пользователя.

Цель работы состоит в разработке и реализации метода и модели взаимодействия конечного пользователя с ЭВМ, обеспечивающих в среде оконного интерфейса прием от пользователя его заданий и их выполнение за счет целенаправленной активности ЭВМ.

Вопросы.выносимые на защиту.

В данной работе на защиту выносятся:

1. Направляющий метод взаимодействия "пользователь-ЭВМ" для оконного интерфейса, основанный на активной роли ЭВМ в выполнении пользовательских заданий.

2. Формальная модель процесса целенаправленного диалога в среде оконного интерфейса (ОТ-модель).

3. Графический язык описания процесса диалога в ОТ-модели.

4. Методика практической реализации пользовательского интерфейса приложения с поддержкой направляющего метода взаимодействия.

Методы исследования. Работа выполнялась с использованием теории и математического аппарата вычислительных моделей, элементов теории множеств, теории графов и искусственного интеллекта.

Научная новизна работы заключается в следующем:

1. Предложен новый метод взаимодействия "пользователь-ЭВМ" для оконного интерфейса, названный направляющим методом. Новизна данного метода состоит в том, что он позволяет в рамках языковой среды традиционного оконного интерфейса принимать от пользователя его задания, интерпретировать их как цели пользователя и обеспечивать выполнение заданий за счет целенаправленных действий ЭВМ.

2. Разработана новая модель диалогового взаимодействия пользователя с ЭВМ (БТ-модель). позволяющая формально описывать процесс целенаправленного диалога для языковой среды оконного интерфейса. ОТ-модель является формальной основой реализации направляющего метода взаимодействия.

3. Разработаны способ и алгоритм решения задачи достижения пользовательской цели на DT-модели. Определены условия полноты и непротиворечивости DT-модели, выполнение которых обеспечивает потенциальную возможность решения задачи на DT-модели.

Практическая значимость работы. Полученные результаты являются теоретической основой для создания методики и средств разработки пользовательского интерфейса приложения, обеспечивающего в среде оконного интерфейса прием и целенаправленное выполнение пользовательских заданий.

Для ускорения процесса создания пользовательского интерфейса на основе DT-модели предлагается использовать заранее создаваемую программную оболочку интерфейса.•В диссертации приведено описание программной реализации оболочки интерфейса в среде Delphi, однако описанные технические решения применимы для широкого круга языков программирования.

Предложенная в диссертации методика позволяет спроектировать и реализовать в выбранной программной среде пользовательский интерфейс приложения с применением оболочки интерфейса. Проектирование диалога в рамках диалоговой транзакции выполняется с помощью предложенного в работе графического языка описания процесса диалога.

Результаты диссертации использованы при разработке пользовательского интерфейса программно-технического комплекса "Оповещение" для АИУС "Медицина катастроф". ПТК "Оповещение" передан в опытную эксплуатацию и используется в 22 организациях, что подтверждается актом внедрения. Программная реализация выполнена на ПЭВМ с применением языка С.

Пользовательский интерфейс ПТК "Оповещение" и реализованный в нем направляющий метод взаимодействия получили одобрение пользователей в ходе опытной эксплуатации и признаны более удобной альтернативой традиционному методу взаимодействия для оконного интерфейса.

Апробация работы. Материалы диссертационной работы докладывались на I и II научно-технических совещаниях "Методологические проблемы автоматизации проектирования систем организационного управления" (Вильнюс,1983 и Туапсе,1984); на Всесоюзной школе молодых ученых "Проектирование автоматизированных систем контроля и управления сложными объектами" (Харьков,1984); на научно-техническом семинаре "Методологические проблемы автоматизации проекта-

рования АСОУ" (Севан.1985); на II Всесоюзной конференции по искусственному интеллекту (Минск,1990).

Публикации. По материалам диссертации опубликованы 3 печатных работы.

Объем работы. Работа состоит из введения, четырех глав и заключения, изложенных на 122 страницах машинописного текста, списка литературы из 64 наименований и приложения.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы, определены цель и задачи исследований, приводятся выносимые на защиту результаты и сведения о внедрении.

В первой главе содержится обзор исследований по тематике работы, проводится сравнительный анализ существующих методов взаимодействия "пользователь-ЭВМ" и моделей процесса диалога, обосновывается необходимость разработки нового метода взаимодействия, дается постановка задачи диссертации.

Ключевым звеном в цепи проблем, возникающих при создании автоматизированных средств взаимодействия конечного пользователя с ЭВМ в АСУ. является проблема эффективного метода взаимодействия "пользователь-ЭВМ". Под методом взаимодействия "пользователь-ЭВМ" понимается общая схема действий в виде упорядоченной совокупности правил, которой должны следовать партнеры (пользователь и ЭВМ) с целью совместного выполнения задания пользователя.

Проведенный анализ отечественной и зарубежной литературы показал, что для средств взаимодействия "пользователь-ЭВМ" с оконным интерфейсом типичным является метод взаимодействия,который назван в данной работе ограничительным. Суть этого метода состоит в следующем.

Пользователю предоставляется набор операций, посредством которых он может выполнять определенные действия с описанными в ЭВМ объектами своей деятельности. Операция имеет название, исходные данные и результаты.представляющие собой объекты воздействия операции. Пользователь решает, какую из имеющихся в ЭВМ операций необходимо выбрать в данный момент для выполнения своего задания, выбирает нужную операцию и задает для нее исходные данные. ЭВМ выполняет указанную операцию, активизируя соответствующие функции приложения, и передает результаты операции пользователю.

По итогам выполнения очередной операции пользователь должен решить.какую следующую операцию ему нужно выбрать, передать ее ЭВМ на выполнение и т.д. Этот процесс он должен продолжать до тех пор, пока в итоге выполнения операций не будет достигнут желаемый результат, соответствующий,по мнению пользователя, выполненному заданию. Таким образом, пользователь должен сам планировать ход выполнения своего задания из операций, предоставляемых ему ЭВМ.

Обобщенная схема ограничительного метода взаимодействия приведена на рис. 1.

Название метода взаимодействия "ограничительный" связано с тем, какую помощь ЭВМ оказывает пользователю в выполнении его заданий. Данный метод ориентирован' только на то, чтобы ограничить подмножество операций,допустимых для выбора пользователем на каждом шаге взаимодействия. Для того, чтобы пользовательское задание было выполнено, необходимо, чтобы пользователь сам проявлял целенаправленную активность, т.е. отбирал нужные операции и правильно упорядочивал их во времени.

Таким образом, для ограничительного метода считается обязательным наличие у пользователя процедурных знаний, необходимых ему для планирования процесса выполнения своих заданий. Сокращение объема этих знаний за счет переноса их из головы человека в ЭВМ позволило бы значительно снизить требования к подготовке пользователя и упростить его взаимодействие с ЭВМ. Для достижения этой цели необходимо, чтобы метод взаимодействия был по своей природе направляющим, причем ориентировался бы на тот же тип интерфейса, что и ограничительный метод, т.е. сочетал активную роль ЭВМ в организации целенаправленного диалога со средой оконного интерфейса.

Реализация в ЭВМ такого метода взаимодействия требует специфической модели процесса диалога, которая также должна сочетать возможность описания целенаправленного диалога с поддержкой оконного интерфейса. При анализе работ по моделям процесса диалога "человек-ЭВМ" были выделены следующие три класса моделей:

- неструктурная модель;

- сетевые модели (на основе различных сетей переходов);

- целеориентированные модели (на основе теории речевых актов и диалоговых игр).

Сравнительный анализ этих классов моделей показал, что ни одна из существующих моделей процесса диалога не обладает необходимыми сочетанием свойств. Требуемая модель должна быть разрабо-

Задание пользователя

Выбор операции по структурному меню или по меню команд

Запрос у пользователя исходных данных для операции

Ввод исходных \ к данных для операции I

Выполнение операции

Отображение результата выполнения операции

Содержание _рации

/ Поиск имени [ операции по \ структурному меню

^ ^ Желаемый результЕ ¿назначение операц!

Поиск имени \ операции по спра- \ вочной системе или I по документации /

Задание не выполнено Задание не выполнено

Задание выполнено

О сз

'Ручные' (неавтоматизированные) действия пользователя

Действия пользователя с применением автоматизированных средств деятельности

Действия ЭВМ

Маршрут 'непосредственный выбор' Маршрут 'поиск по содержанию' Маршрут 'поиск по результату'

»

Рис.1. Обобщенная схема ограничительного метода взаимодействия "пользователь-ЭВМ" для оконного интерфейса.

тана в результате комбинирования особенностей сетевых и целеори-ентированных моделей диалога. Такая модель должна, с одной стороны, описывать процессы выдвижения и достижения целей партнеров, а с другой - использовать формализм сетевых моделей диалога на основе рекурсивной сети переходов (ЮТО. Для разработки такой модели необходимо решить следующие вопросы:

- определить, что собой представляет элементарный диалоговый процесс (ЭДП) по выдвижению и обработке элементарной цели;

- определить правила соединения отдельных ЭДП в более сложные (неэлементарные) диалоговые процессы (НДП) в соответствии с целевой связностью;

- расширить формализм МТС для возможности описания ЭДП и НДП;

- определить условия корректности описания процесса диалога в полученном формализме.

В результате решения перечисленных вопросов должна быть построена формальная модель процесса диалога как основа реализации в ЭВМ направляющего метода взаимодействия.

Во второй главе рассматривается БТ-модель процесса диалога. Здесь приводится понятийное и формальное описание диалоговой транзакции (ДТ), определяются возможные виды ДТ для оконного интерфейса, рассматривается способ связи отдельных ДТ друг с другом и дается формулировка БТ-модели процесса диалога.

Все цели партнеров в диалоге делятся на коммуникативные цели (КЦ) и практические цели (ПЦ). ПЦ - это описание определенной ситуации в общей предметной области партнеров, которую (ситуацию) один из партнеров (инициатор ПЦ) стремится достичь с помощью другого партнера. КЦ - это намерение партнера-инициатора ПЦ довести свою ПЦ до сведения второго партнера. При построении БТ-модели в качестве целей партнеров в диалоге рассматриваются только ПЦ. ПЦ пользователя является представлением его задания в ЭВМ.

ДТ описывает часть процесса диалога, ограниченную выдвижением и обработкой некоторой ПЦ. Выделяются элементарные ДТ (ЭДТ) и неэлементарные ДТ. ЭДТ является минимальным структурным элементом описания процесса диалога в БТ-модели. ЭДТ представляет собой последовательность действий (речевых актов), совершаемых поочередно партнерами по диалогу и направленных на выдвижение и обработку элементарной ПЦ. ЭДТ состоит из трех фаз:

1. Выдвижение элементарной ПЦ партнером-инициатором и передача ее партнеру-исполнителю.

2. Реагирование на ПЦ.т.е. формирование партнером-исполнителем положительной или отрицательной реакции на выдвинутую цель и передача реакции инициатору ПЦ.

3. Оценивание реакции партнером-инициатором (принять ее или отклонить с точки зрения соответствия реакции выдвинутой ПЦ) и передача оценки исполнителю.

При реализации ЭДТ указанные фазы проявляются в дискурсе в виде сообщений партнеров. В качестве примера можно привести реализацию ЭДТ запроса у пользователя текущей даты:

ЭДТ- С

-П

— С

Введите текущую дату. ОВМ выдвигает элементарную ПЦ> 30.02.97. пользователь реагирует на выдвинутую ПЦ> Ошибка в дате. ОВМ оценивает реакцию пользователя>

Описание процесса диалога, соответствующего выдвижению и обработке неэлементарной ПЦ. выполняется с помощью неэлементарной ДТ. Такая ДТ также состоит из последовательности трех фаз, аналогичных фазам ЭДТ, и использует аналогичные интерфейсные элементы. Главное отличие от ЭДТ состоит в том, что связанная с ДТ диалоговая ПЦ не является элементарной и может быть разбита на подцели.

Связи подцелей с ПЦ и между собой задаются с помощью отношений вложенности и следования. Структура подцелей неэлементарной ПЦ описывается в виде И/ИЛИ графа, вершины которого соответствуют диалоговым подцелям данной ПЦ,корень - самой ПЦ, а дуги указывают отношения вложенности подцелей. Терминальные вершины соответствуют элементарным ПЦ. Отношение следования подцелей показывается дужкой со стрелкой при вышестоящей вершине.

В качестве примера можно привести реализацию ДТ определения площади радиактивного заражения:

ДТ1- П: Определить общую площадь радиактивного заражения

местности при воздушном ядерном взрыве. ЭДТ1- С: Как выполнять расчет общей площади заражения ?

- по условиям взрыва

- по интенсивности излучения на местности. П: По условиям взрыва.

ЭДТ2- С: Укажите условия взрыва:

- мощность взрыва

- скорость ветра на местности в момент взрыва. П: Мощность взрыва =0,3 Мт. скорость ветра = 5 м/сек. С: Общая площадь радиоактивного заражения = XXX кв.км.

Структура подцелей для данного примера приведена на рис.2.

О Инициатор цепи пользователь о Инициатор цели ЭВМ Д Вспомогательная подцепь

Площадь радиоактивного заражения

Метод расчета площади радиоактивного заражения

Исходные данные для метода расчета

Интенсивность излучения

Рис.2. Пример структуры подцелей для ПЦ определения площади радиактивного заражения.

«)ДТ1

Р1: ЕО(Зараженив.Метод расчета площади,"по условиям взрыва") Ф31: Взрыв.Мощность,

Метеоусловия.Скоростъ ветра -> Заражение.Площадь

Расчет площади

заражения по условиям взрыва

"Общая пгкхцадь радиагтияното заражения * ... кв.км.

-О

ЧЕ>-

б)ЭДТ1

Ф34: -> Взрыв.Мощность,

Метеоусловия.Скоростъ ветра

Окно ввода условий ядерного взрыва

-*0-

в)ЭДТ2

ФЗЗ: -> Зараженив.Мвтод расчета площади

Заражение Метод расчета площади = 'по условиям взрыва"

Меню выбора метода расчета площади радиактивного заражения

ЕО(Меню6.Выбрано, . "по условиям взрыва"):

Заражение. Метод расчета площади = "по интенсивности излучения"

<У

ЕО(Менк>6 Выбрано, "по интенсивности излучения')

Рис.3. Ядра ДТ и ЭДТ для примера расчета площади радиактивного заражения.

Особенностью предложенного подхода к структуризации процесса диалога для оконного интерфейса является принцип объединения действий партнеров в элементарный диалоговый процесс. Центром,вокруг которого объединяются отдельные действия партнеров при образовании ЭДТ, является элементарная диалоговая ПЦ. В ЭДТ входят все действия партнеров,относящиеся к рассматриваемой ПЦ, начиная с ее выдвижения и кончая извещением о достижении ПЦ или о возникновении коммуникативной неудачи при ее достижении.

Описание ЭДТ и ДТ выполняется одинаково и состоит из внешнего и внутреннего описаний. Внешнее описание ДТ представляет собой оператор и состоит из следующих частей:

- имя ДТ;

- входные и выходные параметры ДТ;

- условие применимости ДТ.

Внутреннее описание ДТ задается ее ядром, которое содержит описание алгоритма выполнения ДТ.

Пусть АксА - подмножество множества атрибутов А объектов

предметной области, относящееся к к-ой ДТ. Для каждого атрибута

а.£А|<' задан его домен {а,}. На множестве атрибутов А^ задана сои к •Л> вокупность операторов Фк, Ф ={у.}. Оператор ^ :Xj->У| отображет

значения входных параметров оператора Х^ в значения выходных параметров У-. Каждому оператору соответствует функциональная зависимость (ФЗ). устанавливающая отношение между входными Х^ и выходными У; параметрами оператора, т.е. Г;:Х->У;, Х;с Ак, У; с Ак,

Для формализованного описания ядра ДТ в данной работе предложено расширение рекурсивной сети переходов ИТИ, названное обобщенной рекурсивной сетью переходов (ОРСП). Ядро одной ДТ описывается как изолированный подграф ОРСП. Такой подграф задается в виде конечного множества вершин с выделенными начальной и0е ДО*1 и конечными И^сИ^ вершинами и множества дуг Ук= У)кх Дуги графа помечаются с помощью функции пометок у Ик-> Скх Фк,

где Ск- множество условий перехода ядра к-ой ДТ, С = {С._(А}.А-}, - условие перехода по 1-ой дуге ядра к-ой ДТ, Ф*- множество операторов, помечающих дуги ядра к-ой ДТ.

В соответствии с введенными обозначениями ядро ДТ есть следующий кортеж:

=ш\ук,Фк,с'\Фк). (1)

Ы 1

к -к

к ДТ во внешнем представлении задается оператором ^ :Х5Т->УЬ7> которому соответствует ФЗ Е^ . еД е. . Здесь

^гт•• ^вг' ~ соответственно входные и выходные параметры к-ой ДТ и их значения.

Полное описание ДТ задается следующим кортежом:

На рис.3 приведены примеры описания ядер ДТ. ДТ1 предназначен для расчета площади радиактивного заражения местности, а ЭДТ1 и ЭДТ2 выполняют выбор метода расчета площади и ввод исходных данных, соответствующих выбранному методу.

БТ-модель диалога есть совокупность ДТ, определенных на множестве атрибутов А с учетом условий применимости ДТ. Условие применимости ДТ задается аналогично условию перехода по дуге ,А}). БТ-модель диалога есть следующий кортеж:

М=(А.{ОТ1),Р), (3)

где (ОТМ - множество ДТ,

Р - множество условий применимости ДТ, Р=(Р-С (Aj, Aj)}, Aj с А.

В БТ-модели рассматриваются два вида пользовательских целей: операционные ПЦ и информационные ПЦ. Операционная ПЦ задается как имя оператора выполнение которого означает выполнение

требуемого действия. Информационная ПЦ задается как совокупность

атрибутов Ач'={а1.а-.....а^}. А*с А, значения которых требуется

определить. Все промежуточные подцели являются только информационными. Для достижения пользовательской ПЦ в ОТ-модели необходимо решить задачу планирования процесса взаимодействия на множестве ДТ, входящих в модель.

Предложенная БТ-модель диалога отличается от известных моделей тем, что будучи по построению гибридной, она сочетает возможности сетевых моделей по описанию диалога в оконном интерфейсе с такими свойствами, как описание целей партнеров и их целенаправленного взаимодействия, что характерно только для целеориентиро-ванных моделей.

В третьей главе рассматриваются формулировка задачи достижения пользовательской ПЦ на БТ-модели и способ ее решения, определяются условия полноты и непротиворечивости БТ-модели, приводится описание направляющего метода взаимодействия "пользователь-ЭВМ", который базируется на БТ-модели диалога.

Задача достижения пользовательской ПЦ на БТ-модели формулируется следующим образом:

г-(А,Ф.вг.Евг.Р.а) (4)

где А - множество атрибутов. Ф.^- множество операторов ДТ, Е^- множество ФЗ ДТ, Р - множество предикатов применимости ДТ. Ц - информационная (0.=$) или операционная (1=3^) ПЦ пользователя.

Для решения задачи (4) БТ-модель рассматривается как одна из разновидностей вычислительной модели. В этом случае для поиска решения задачи используется только внешнее представление каждой ДТ. а ядра ДТ не принимаются во внимание.

Анализ ОТ-модели как вычислительной модели показывает, что она относится к классу нестационарных вычислительных моделей с функциональными зависимостями между входными и выходными параметрами операторов. В соответствии с теорией вычислительных моделей априорное решение задачи (4) на такой модели невозможно. По этой причине процесс решения задачи (4) состоит из двух чередующихся этапов - построения частичного плана и его выполнения.

Для построения плана используется метод разбиения задачи (4) на подзадачи, использующий известный алгоритм поиска решающего графа в И/ИЛИ графе. Этот алгоритм модифицирован в целях учета приоритета раскрытия ИЛИ-вершин, связанных с условиями применимости ДТ, над И-вершинами, связанных с входными параметрами ДТ. И/ИЛИ граф и решающий граф для рассмотренного ранее примера определения площади радиактивного заражения приведен на рис.4.

Успешное нахождение решающего графа возможно только в том случае, если для БТ-модели выполнены условия полноты и непротиворечивости. Эти условия представляют собой ограничения на совокупность ДТ. необходимые и достаточные для решения задачи (4) достижения пользовательской ПЦ.

Выделяются две группы условий полноты и непротиворечивости:

- внешние условия, накладывающие ограничения на ФЗ ДТ и предикаты применимости ДТ;

- внутренние условия, накладывающие ограничения на ядра ДТ (на топологию графа ядра и на пометки дуг).

Выполнение внешних условий полноты гарантируют возможность построения решающего графа для любой из пользовательских ПЦ в ка-

(АДРТ},Заражение, Площадь)

(А, 0Т2,Заражение. Площадь)

(А, 0Т5, Излучение. Интенсивность)

$ Решающий граф

(А,0Т4,{Мощность.Взрыв, Метеоусловия.Скорость ветра})

Рис.4. И/ИЛИ граф и решающий граф для примера определения площади радиактивного заражения.

честве начальной вершины И/ИЛИ графа. Выполнение внешних условий непротиворечивости гарантирует единственность решающего графа для заданной начальной вершины (если такой граф существует).

Выполнение внутренних условий полноты гарантирует возможность прохождения в графе ядра ДТ любого полного маршрута от начальной до конечной вершины и означивания при этом всех выходных параметров ДТ. Выполнение внутренних условий непротиворечивости гарантирует однозначный выбор дуги в кусте дуг ядра ДТ по условию перехода. Ядро ДТ, для которого выполняются внутренние условия полноты и непротиворечивости, называется нормализованным ядром.

В диссертационной работе приведено формальное определение условий полноты и непротиворечивости ОТ-модели,а также доказательство их необходимости и достаточности для решения задачи (4).

Рассмотренная в работе ОТ-модель диалога является формальной основой предлагаемого направляющего метода взаимодействия пользо-зователя с ЭВМ для оконного интерфейса. В отличие от ограничительного метода взаимодействия, направляющий метод основан на описании в ЭВМ модели пользовательского задания как цели. Каждая из целей соответствует определенному пользовательскому заданию,которое может выполнить ЭВМ во взаимодействии с пользователем. Выбор и целенаправленное упорядочивание подзаданий, приводящих к выполнению пользовательского задания, совершает не пользователь, а ЭВМ. От пользователя требуется в ответ на запросы ЭВМ ввести исходные данные, необходимые для этих операций.

Направляющий метод взаимодействия "пользователь-ЭВМ" состоит из следующих основных этапов:

- информирование пользователя о множестве допустимых заданий, которые может выполнять ЭВМ в рамках данного приложения;

- выбор пользователем задания по меню заданий и передача его ЭВМ на выполнение;

- планирование процесса взаимодействия при выполнении задания;

- ввод пользователем данных, необходимых ЭВМ для выполнения задания;

- передача пользователю результатов выполнения задания и их оценка пользователем.

Обобщенная схема направляющего метода взаимодействия приведена на рис.5. В соответствии с этой схемой пользователь должен выбрать в меню заданий свое задание и передать его ЭВМ на выполнение. Выбранное задание рассматривается в ЭВМ как цель пользователя. Достижение этой цели обеспечивается в ходе последующего диалога с пользователем, в котором инициатива взаимодействия принадлежит ЭВМ.

В отличие от схемы ограничительного метода, в рассматриваемой схеме существует только один маршрут движения, т.е. здесь нет зависимости результата от степени пользовательской подготовки. После передачи пользовательской цели в ЭВМ дальнейшее взаимодействие не требует инициативы пользователя вплоть до этапа оценки результата достижения цели. Планирование процесса взаимодействия на множестве ДТ осуществляет ЭВМ в соответствии с БТ-моделью диалога. Данные, необходимые ЭВМ для достижения принятой от пользователя цели, вводятся пользователем только по запросу, т.е. на этой стадии он выступает в роли реагирующего партнера.

Итак, главное отличие направляющего метода взаимодействия "пользователь-ЭВМ" по сравнению с ограничительным методом состоит в том, что инициатива взаимодействия по достижению цели пользователя принадлежит не пользователю, а ЭВМ. Это означает, что ЭВМ играет активную роль в целенаправленном взаимодействии по выполнению задания пользователя. Сопоставление схемы направляющего метода взаимодействия (рис.5) со схемой ограничительного метода (рис.1) позволяет наглядно судить об упрощении работы пользователя за счет того, что пользователю уже не требуется знать, как выполнить то или иное задание,поскольку планирование процесса взаимодействия выполняет не он сам, а ЭВМ.

Задание пользователя

Рис.5. Обобщенная схема направляющего метода взаимодействия "пользователь-ЭВМ" для оконного интерфейса.

Конечно, область применения направляющего метода взаимодействия для оконного интерфейса уже, чем у ограничительного метода. Направляющий метод взаимодействия может применяться при выполнении следующих условий:

1. Для автоматизируемой области деятельности можно построить формальное представление пользовательских заданий в виде операционной и/или информационной цели.

2. Ввод цели в ЭВМ может осуществляться путем выбора цели через меню.

3. Планирование процесса взаимодействия пользователя с ЭВМ по достижению пользовательской цели может быть формализовано и передано ЭВМ.

К числу достоинств направляющего метода взаимодействия относятся следующие положения:

1. Снижение требований к уровню пользовательской подготовки и объема специальных знаний, необходимых пользователю для применения ЭВМ в его трудовой деятельности.

2. Сокращение объема справочной и эксплуатационной документации на приложение.

3. Снижение трудоемкости и сроков освоения пользователем ав-томатизизированных средств трудовой деятельности.

К числу недостатков направляющего метода взаимодействия относятся следующие положения:

1. Более узкий,чем для ограничительного метода, круг проблемных областей и видов автоматизируемой деятельности, для которых можно применять направляющий метод. Это объясняется тем, что для направляющего метода требуется формализованное описание целенаправленного взаимодействия "пользователь-ЭВМ".

2. Более высокая трудоемкость разработки пользовательского интерфейса, что обусловлено большей сложностью БТ-модели диалога по сравнению с сетевыми моделями.

В четвертой главе рассматриваются методика и средства разработки, а также вопросы программной реализации пользовательского интерфейса, поддерживающего направляющий метод взаимодействия.

Структура разрабатываемого приложения состоит из двух самостоятельных частей: интерфейса пользователя и обрабатывающей части. Интерфейс пользователя строится на основе оболочки интерфейса. которая содержит проблемно-независимые программные и информационные компоненты. В диссертационной работе приведено описание

- 17 -

конструкции оболочки интерфейса и ее компонентов.

В соответствии с предложенной конструкцией оболочки интерфейса выделены основные проблемно-зависимые программные и информационные компоненты пользовательского интерфейса. Эти компоненты разрабатываются заново для каждого нового приложения. Такими компонентами являются следующие:

- модули ядер ДТ приложения;

- оконные модули приложения;

- раздел данных области обмена;

- описания ФЗ для ДТ приложения;

- описание структуры пользовательских целей.

Проектирование и программная реализация указанных компонентов выполняются в соответствии с изложенной в работе методикой создания интерфейса пользователя. Эта методика ориентирована на применение существующих средств разработки приложений для ПЭВМ, таких как FoxPro, Delphi. PowerBuilder или VlsualAge for С++. Основные требования к используемой среде разработки приложений минимальны - это наличие языка программирования типа 3GL или 4GL и средств создания оконного интерфейса. Предполагается, что оболочка интерфейса создается заранее в той же программной среде.

В соответствии с методикой для разработки интерфейса пользователя требуются следующие исходные данные:

- перечень и описание пользовательских заданий.которые должны выполняться в данном приложении (на естественном языке);

- описание бизнес-процесса для каждого задания (например, в виде диаграммы процессов или диаграммы потоков данных);

- описание предметной области приложения (например, в виде ER-диаграммы).

Результатами разработки по предложенной методике являются реализованные в выбранной программной среде проблемно-зависимые компоненты интерфейса. Для получения конечного программного продукта необходимо также реализовать обрабатывающую часть приложения, однако этот вопрос находится за рамками тематики работы.

В диссертации предлагается способ программной реализации модуля ядра ДТ, который отличается от известных реализаций сетевых моделей тем. что исходное описание процесса диалога в виде графа преобразуется непосредственно в программу, а не в данные для интерпретатора. Построенная программа затем компилируется и линкуется с управляющей программой оболочки.

В приложении содержатся документы о внедрении разработанных программных средств,

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

В диссертационной работе получены следующие результаты:

1. Разработан метод взаимодействия "пользователь-ЭВМ" для приложений АСУ с оконным интерфейсом, названный направляющим методом. Отличительная особенность данного метода состоит в том. что активную направляющую роль во взаимодействии при выполнении пользовательского задания играет не пользователь, а ЭВМ. По сравнению с традиционным методом взаимодействия для оконного интерфейса направляющий метод позволяет упростить взаимодействие пользователя с ЭВМ и снизить требования к уровню пользовательской подготовки. Указанные преимущества достигаются за счет переноса в ЭВМ знаний о допустимых пользовательских заданиях и правилах их выполнения.

2. Для реализации в ЭВМ предложенного метода взаимодействия "пользователь-ЭВМ" разработана формальная модель процесса целенаправленного взаимодействия в оконном интерфейсе, названная ОТ-мо-делью диалога.

3. Сформулирована постановка задачи достижения пользовательской цели на ОТ-модели диалога как задачи планирования на множестве диалоговых транзакций. Показано, что задача планирования на ОТ-модели сводится к задаче планирования на нестационарной вычислительной модели, в которой операторами являются диалоговые транзакции.

4. Предложен способ решения задачи на ОТ-модели и разработан алгоритм ее решения. Данный алгоритм является модификацией алгоритма Ченга-Слейгла поиска решающего графа в И/ИЛИ графе.

5. Для ОТ-модели диалога определены условия ее полноты и непротиворечивости и правила проверки выполнения этих условий. Выполнение условий полноты и непротиворечивости гарантирует возможность решения задачи планирования на ОТ-модели.

6. Разработаны основные принципы построения программного комплекса оболочки интерфейса пользователя на основе ОТ-модели диалога. Предложен способ программной реализации ядра диалоговой транзакции в языках программирования компилируемого типа, что позволяет преобразовать исходное описание диалога в виде графа непосредственно в программу, а не в данные для интерпретатора, как

- 19 -

в традиционных интерфейсах на основе сетевых моделей.

7. Разработан графический язык описания процесса диалога, ориентированный на разработчика приложений и применяемый для проектирования процесса диалога при разработке приложения. Этот же язык может применяться для задания вычислительных схем при описании недиалоговых процессов. Разработан алгоритм преобразования описа- ния диалога на графическом языке во внутреннее описание в виде графа ядра диалоговой транзакции.

8. Разработана методика практической реализации пользовательского интерфейса приложения на основе предложенной оболочки интерфейса. Данная методика ориентирована на применение современных средств разработки приложений на ПЭВМ и позволяет на практике создать пользовательский интерфейс приложения, в котором реализован направляющий метод взаимодействия.

9. В соответствии с предложенной методикой разработан пользовательский интерфейс программно-технического комплекса "Оповещение". ПТК "Оповещение" прошел апробацию и эксплуатируется в ряде организаций по линии МинЧС РФ.

Полученные результаты позволяют говорить о том. что задача разработки направляющего метода взаимодействия "пользователь-ЭВМ" и его практической реализации в пользовательском интерфейсе приложения на основе ОТ-модели диалога успешно решена.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1.Санковский Ю.Е. Графический язык описания сценария диалога при разработке диалоговых задач // Вопросы спецрадиоэлектроники. Серия СОИУ. - 1990,- вып.2.- С. 24-33.

2.Санковский Ю.Е. Адаптивный диалоговый интерфейс пользователя в АСОУ // Тезисы докладов II Всесоюзной конференции "Искусственный интеллект-90".- Минск.1990. - С. 114-119.

3.Санковский Ю.Е. Модель диалога с гибкой структурой в пользовательских задачах АСОУ // Вопросы спецрадиоэлектроники. Серия СОИУ.- 1991,- вып.10.- С. 36-46.

4.Средства конструирования задач пользователя изделия М200 / Васильев П.Н.,Санковский Ю.Е.// Научно-технический отчет N 1175-0. - М.:НИИ "Восход",1993.- 95 с.

"Л

...-л

' У

•»У

ГОСУДАРСТВЕННЬМ КОМИТЕТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ПО СВЯЗИ И ИНФОРМАТИЗАЦИИ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ "ВОСХОД"

На правах рукописи

САНКОВСКИЙ Юрий Евгеньевич

УДК 681.3.06

МЕТОД ПОСТРОЕНИЯ ОКОННОГО ИНТЕРФЕЙСА ПОЛЬЗОВАТЕЛЯ НА ОСНОВЕ МОДЕЛИРОВАНИЯ ПОЛЬЗОВАТЕЛЬСКИХ ЦЕЛЕЙ Специальность 05.13.06 - Автоматизированные системы управления

по техническим наукам

ДИССЕРТАЦИЯ на соискание ученой степени кандидата технических наук

Научный руководитель -доктор технических наук, профессор Дракин В. И.

Москва - 1998 г.

- 2 -

СОДЕРЖАНИЕ Стр.

ВВЕДЕНИЕ ...................................................... 4

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ МЕТОДОВ И МОДЕЛЕЙ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ПОЛЬЗОВАТЕЛЯ С ЭВМ

1.1.Анализ существующих методов взаимодействия конечного

пользователя с ЭВМ................................... 13

1.2.Обзор моделей процесса диалога в системах общения

"человек-ЭВМ" ........................................ 24

1.3.Постановка задачи .................................... 35

1.4. Выводы по главе 1 .................................... 37

ГЛАВА 2.МОДЕЛЬ ПРОЦЕССА ДИАЛОГА НА ОСНОВЕ ДИАЛОГОВЫХ ТРАНЗАКЦИЙ

2.1.Исходные требования к модели процесса диалога ........ 38

2.2.Элементарная диалоговая транзакция как структурная

единица процесса диалога ............................. 40

2. 3.Сложная диалоговая транзакция ........................ 48

2.4.БТ-модель диалога .................................... 52

2.5. Выводы по главе 2.................................... 62

ГЛАВА 3.НАПРАВЛЯЮЩИЙ МЕТОД ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ПОЛЬЗОВАТЕЛЯ С ЭВМ

НА ОСНОВЕ ВТ-МОДЕЛИ ДИАЛОГА

3.1.Формулировка задачи достижения пользовательской цели

на ВТ-модели......................................... 63

3.2.Анализ ВТ-модели диалога как вычислительной модели ... 65

3.3.Решение задачи достижения пользовательской цели

на ВТ-модели .......................................... 72

3.4.Условия полноты и непротиворечивости ВТ-модели ....... 79

3.5.Направляющий метод взаимодействия "пользователь-ЭВМ".. 87

3.6.Выводы по главе 3 .................................... 94

ГЛАВА 4.МЕТОДИКА И СРЕДСТВА РАЗРАБОТКИ ОКОННОГО ИНТЕРФЕЙСА С МОДЕЛИРОВАНИЕМ ПОЛЬЗОВАТЕЛЬСКИХ ЦЕЛЕЙ

4.1.Типовая структура оконного интерфейса пользователя

на основе DT-модели диалога ....................................................95

4.2.Методика разработки оконного интерфейса с моделированием пользовательских целей ............................................................101

4.3.Графический язык описания процесса диалога ....................109

4.4.Способ реализации ядра ДТ в объектно-ориентированном языке программирования . .........................................................112

4.5.Внедрение результатов работы ................................................118

4.6. Выводы по главе 4......................................................................119

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ ................................................................120

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ..................................................................123

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ ......................................................................................130

ПРИЛОЖЕНИЕ 1. Документы, подтверждающие внедрение ........................131

ВВЕДЕНИЕ

С начала 70-х годов как в нашей стране, так и за рубежом ведутся интенсивные работы по созданию и внедрению автоматизированных систем организационного управления на основе ЭВМ. В последнее время автоматизированные системы этого класса получили название корпоративных информационных систем.

Системы организационного управления (СОУ) существуют в различных сферах коллективной человеческой деятельности (производственной, военной,финансовой и т.п.). Управление в таких системах представляет собой деятельность по выработке и принятию решений и организацию их выполнения в объекте управления социально-экономической природы. Автоматизация организационного управления предполагает автоматизацию информационных процессов, сопровождающих и обеспечивающих выработку и принятие управленческих решений в СОУ.

Среди множества проблем, возникающих при создании АСОУ,в данной работе рассматривается проблема взаимодействия конечных пользователей с автоматизированными средствами АСОУ на основе ЭВМ. Суть этой проблемы в общем виде можно сформулировать следующим образом: каковы должны быть методы и средства взаимодействия "пользователе ЭВМ", чтобы в результате внедрения АСОУ обеспечить наиболее эффективное выполнение пользователями своей профессиональной трудовой деятельности с помощью предоставляемых АСОУ автоматизированных средств деятельности. Под "наиболее эффективным выполнением" здесь понимается выполнение с минимально возможными (для данных условий работы) затратами временных и трудовых ресурсов пользователя.

Специфика рассматриваемой проблемы взаимодействия "пользователь-ЭВМ" заключается в том, что в отличие от других проблем соз-

дания АСУ она не может быть ограничена только рамками технических дисциплин. В силу самой природы проблемы взаимодействия для ее решения требуется исследование социальных, психологических и других вопросов трудовой деятельности человека, а также различных аспектов речевой коммуникации между людьми. В англоязычной литературе для обозначения этого круга вопросов проблемы взаимодействия "человек-ЭВМ" используется специальный термин - "human factors of interaction" (человеческие факторы взаимодействия). Применительно к АСОУ данную сторону проблемы взаимодействия можно сформулировать следующим образом: как обеспечить органичное вхождение (а не традиционное у нас "внедрение") автоматизированных средств АСОУ как носителей новой информационной технологии в социальную среду СОУ, в существующую технологию организационного управления.Именно эта сторона рассматриваемой проблемы является ведущей, и без ее первоочередного анализа невозможно правильно сформулировать постановку задачи для технической стороны проблемы взаимодействия.

Исследуемая в данной работе проблема взаимодействия "пользователь-ЭВМ" рассматривается применительно к деятельности конечного пользователя в рамках его профессиональных служебных обязанностей в СОУ на одном рабочем месте. Автоматизированные средства деятельности такого рода обычно называются автоматизированным рабочим местом (АРМ), а входящие в состав АРМ средства взаимодействия "пользователь-ЭВМ" - интерфейсом конечного пользователя.Интерфейс пользователя предназначен для отображения пользовательских информационных потребностей на системные ресурсы АСУ (информационные, вычислительные и др.) и предоставления пользователю результатов удовлетворения этих потребностей.

Практически все современные АСУ и АСОУ имеют интерфейс конечного пользователя, реализованный в рамках традиционного окон-

ного интерфейса ПЭВМ. При всем разнообразии этих систем в основе их пользовательских интерфейсов лежит однотипный метод взаимодействия, который имеет следующие характерные особенности.

Предполагается, что пользователь обращается к ЭВМ для выполнения некоторых заданий, возникающих у него в ходе профессиональной деятельности. Средства выполнения заданий представлены в АРМ в виде множества операций над описанными в памяти ЭВМ объектами деятельности. Выбор операций, необходимых для выполнения конкретного задания, совершает пользователь, а ЭВМ исполняет выбранные операции и отображает их результаты.

Для того, чтобы обеспечить доступ пользователя к необходимой операции, применяется иерархическая классификация заданий (таксономия заданий), обычно реализуемая в виде многоуровневой системы вложенных меню. Меню самого верхнего уровня содержит перечень наиболее общих заданий, для которых предназначен данный АРМ. Меню самого нижнего уровня содержит перечень операций, которые могут быть непосредственно выполнены в АРМ. Иногда для выбора операций пользователю предоставляется также язык команд.

С точки зрения помощи ЭВМ в выполнении пользовательских заданий применяемый здесь метод взаимодействия можно назвать ограничительным, поскольку он ориентирован только на то,чтобы выделить (ограничить) подмножество операций или команд АРМ, допустимых для выбора пользователем на каждом шаге взаимодействия.Что именно надо выбрать из этого подмножества на очередном шаге - дело самого пользователя. Для того, чтобы при работе с АРМ пользовательское задание было выполнено, необходимо, чтобы пользователь умел отбирать нужные операции и правильно упорядочивать их во времени.

Недостатки данного метода взаимодействия начали проявляться по мере усложнения пользовательских заданий, реализуемых в АРМ, а

также при расширении круга пользователей за счет людей, имеющих малый опыт общения с ЭВМ. Основной проблемой в таких условиях стала крайне недостаточная поддержка со стороны ЭВМ в выполнении пользовательских заданий.Требовались специальная подготовка пользователя и наличие у него специальных знаний для того, чтобы правильно структурировать задание, т.е. выделить операции, необходимые для его выполнения, а также спланировать процесс выполнения, т.е. определить порядок применения операций, который приведет к желаемому результату. Значительная трудоемкость освоения автоматизированных средств,основанных на ограничительном методе взаимодействия, а также сложность их применения рядовыми пользователями затрудняли широкое распространение новых средств профессиональной деятельности на основе ЭВМ.

С ростом масштабов автоматизации и расширением круга пользователей возникла необходимость снизить требования к уровню пользовательской подготовки, т.е. сократить объем специальных знаний, которыми должен обладать конечный пользователь для выполнения своей профессиональной деятельности с помощью ЭВМ.Для этого необходим более "интеллектуальный" пользовательский интерфейс, который отличается от традиционного прежде всего тем,что он поддерживает взаимодействие не в терминах операций с описаниями объектов деятельности (хотя и это возможно), а в терминах заданий. Такой интерфейс должен уметь принять от пользователя его задание, сформировать соответствующую заданию цель, определить, какие операции соответствуют данной цели, а затем обеспечить их выполнение в необходимом порядке в ходе диалога с пользователем. Метод взаимодействия с пользователем, реализуемый в таком интерфейсе, назван в данной работе направляющим, в отличие от ограничительного метода взаимодействия, описанного выше.

Серьезной проблемой при создании "интеллектуального" пользовательского интерфейса является, в частности, передача содержания задания пользователя в ЭВМ на входном языке интерфейса и формирование соответствующей этому заданию допустимой цели. Проблема усложняется еще и тем, что исторически исследования по созданию "интеллектуального" интерфейса пользователя велись и ведутся в основном в области общения с ЭВМ на естественном языке (точнее, ограниченном естественном языке - ОЕЯ). Практическая отдача этих работ пока невелика, поскольку системы общения на основе ОЕЯ удается реализовать только для простых проблемных областей.

В то же время практика внедрения АСУ, широкомасштабная информатизация общества показывают, что необходимость "интеллектуализации" пользовательского интерфейса давно назрела, причем не в единичных экспериментальных системах, а в массовых промышленных разработках. Для того, чтобы сделать эту проблему разрешимой уже сейчас, в данной работе предлагается отказаться от ориентации на язык общения ОЕЯ и использовать языки общения, обычно применяемые в оконном интерфейсе. При всем разнообразии эти языки имеют одинаковые принципы построения, следующие из самой концепции оконного взаимодействия, что позволяет считать их относящимися к одному классу. У всех языков этого класса инициатива взаимодействия принадлежит в основном ЭВМ, лексика языка состоит из естественноязыковых терминов конкретной области деятельности, а синтаксические конструкции очень просты и легко формализуемы за счет использования "двумерного синтаксиса" окон.

Несомненными достоинствами языков данного класса (по сравнению с ОЕЯ) являются их наглядность, простота понимания и легкость изучения языка неподготовленными пользователями, минимальный клавиатурный ввод, а также сравнительно несложная реализация,не тре-

бующая высокой квалификации разработчиков-программистов и мощной вычислительной техники. В связи с этим "интеллектуальный" пользовательский интерфейс АРМ в настоящее время желательно строить на основе оконного интерфейса.

Из приведенных выше выводов можно сделать заключение о том, что в современной практике создания АСУ весьма актуальна разработка нового метода взаимодействия конечного пользователя с ЭВМ для оконного интерфейса.Этот метод должен сочетать привычные форму и язык общения пользователя с ЭВМ на основе оконного интерфейса с новыми возможностями по передаче в ЭВМ пользовательских заданий и поддержке их выполнения. Разработка нового метода взаимодействия вызвана необходимостью упростить применение автоматизированных средств на основе ЭВМ в профессиональной трудовой деятельности конечных пользователей.

В соответствии с этим целью диссертации является разработка и реализация метода и модели взаимодействия конечного пользователя с ЭВМ, обеспечивающих в среде оконного интерфейса прием от пользователя его заданий и их выполнение за счет целенаправленной активности ЭВМ. Для создания такого пользовательского интерфейса этого необходимо перенести из головы человека в ЭВМ формализуемую часть знаний о пользовательских заданиях и правилах их выполнения.

Для достижения указанной цели необходимо решение следующих задач:

1. Анализ деятельности информационного обслуживания в СОУ для выяснения требований к искомому методу и средствам общения конечного пользователя с ЭВМ в АСУ.

2. Разработка направляющего метода взаимодействия "пользователь-ЭВМ", основанного на описании в ЭВМ допустимых пользовательских заданий.

3. Разработка формальной модели диалога, позволяющей описывать совокупность пользовательских заданий в виде целей и процесс их достижения для оконного интерфейса ЭВМ.

4. Разработка для предлагаемых метода и модели взаимодействия методики практической реализации интерфейса конечного пользователя в АСУ.

Решение перечисленных задач составляет содержание данной диссертационной работы.

Научная новизна работы заключается в следующем:

1. Предложен новый метод взаимодействия "пользователь-ЭВМ" для оконного интерфейса, названный направляющим методом. Новизна данного метода состоит в том, что он позволяет в рамках языковой среды традиционного оконного интерфейса принимать от пользователя его задания и обеспечивать их выполнение за счет целенаправленной активности ЭВМ.

2. Разработана новая модель диалогового взаимодействия пользователя с ЭВМ (ВТ-модель), позволяющая формально описывать процесс целенаправленного диалога для языковой среды оконного интерфейса. ВТ-модель является формальной основой реализации направляющего метода взаимодействия.

3. Разработаны способ и алгоритм решения задачи достижения пользовательской цели на ВТ-модели. Определены условия полноты и непротиворечивости ВТ-модели, выполнение которых обеспечивает потенциальную возможность решения задачи на БТ-модели.

Практическая значимость работы заключается в том, что полученные результаты являются теоретической основой для создания методики и средств разработки пользовательского интерфейса приложения, обеспечивающего в среде оконного интерфейса прием и целенаправленное выполнение пользовательских заданий.

Для ускорения процесса создания пользовательского интерфейса на основе DT-модели предлагается использовать заранее создаваемую программную оболочку интерфейса. В диссертации приведено описание программной реализации оболочки интерфейса в среде Delphi, однако описанные технические решения применимы для широкого круга языков пр о граммир ования.

Предложенная в диссертации методика позволяет спроектировать и реализовать в выбранной программной среде пользовательский интерфейс приложения с применением оболочки интерфейса. Проектирование диалога в рамках диалоговой транзакции выполняется с помощью предложенного в работе графического языка описания процесса диалога.

В данной работе на защиту выносятся:

1. Направляющий метод взаимодействия "пользователь-ЭВМ", основанный на описании в ЭВМ допустимых пользовательских заданий.

2. Модель процесса диалога на основе диалоговых транзакций, названная DT-моделью, и ее применение для описания целенаправленного диалога в приложениях АСУ.

3. Графический язык описания процесса диалога в DT-модели.

4. Методика практической реализации пользовательского интерфейса приложения на основе DT-модели диалога.

Результаты диссертации использованы при разработке пользовательского интерфейса программно-технического комплекса "Оповещение" для АИУС "Медицина катастроф". ПТК "Оповещение" передан в опытную эксплуатацию и используется в 22 организациях, что подтверждае