автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.01, диссертация на тему:Развитие и применение когнитивно-семантических методов и алгоритмов в мультимедийных образовательных портальных системах

На правах рукописи

БОЛБАКОВ РОМАН ГЕННАДЬЕВИЧ

РАЗВИТИЕ И ПРИМЕНЕНИЕ КОГНИТИВНО-СЕМАНТИЧЕСКИХ МЕТОДОВ И АЛГОРИТМОВ В МУЛЬТИМЕДИЙНЫХ ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫХ ПОРТАЛЬНЫХ СИСТЕМАХ

Специальность 05.13.01 Системный анализ, управление и обработка информации

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических

наук

Москва 2013

005544925

005544925

Работа выполнена на кафедре Технических и информационных средств систем управления (ТИССУ), факультета «Информационные технологии» Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский

государственный технический университет радиотехники, электроники и автоматики" (МГТУ МИРЭА). Научный руководитель доктор технических наук, профессор

Раев Вячеслав Константинович, профессор кафедры ТИССУ МГТУ МИРЭА

Официальные Кулагин Владимир Петрович,

оппоненты: доктор технических наук, профессор,

заместитель директора МИЭМ НИУ ВШЭ

Панченко Виктор Михайлович,

кандидат технических наук, профессор кафедры интеллектуальных технологий и систем МГТУ МИРЭА Ведущая организация Институт проблем информатики

Российской академии наук (ИПИ

РАН) , X -

Защита состоится Л7, ¿¿>/3■¿/f на заседании диссертационного совета Д 212.131.03 при МГТУ МИРЭА по адресу: г. Москва, пр. Вернадского, д.78, ауд. Г-412.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МГТУ МИРЭА.

Автореферат разослан /^//.¿¿¿У/ 2013 г. Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные печатью, просим направлять по адресу: 119454, г.Москва, пр. Вернадского, д. 78, МГТУ МИРЭА, диссертационный совет Д 212.131.03

Ученый секретарь диссертационного совета, д.т.н., профессор

Актуальность и общая характеристика работы

Образовательные мультимедийные технологии активно внедряются в учебные процессы, неся с собой большую энергию информационного и эмоционального воздействия на пользователей, создавая при этом им комфортную образовательную среду в удобном для них месте и в любое выбранное ими время. Появляются новые обучающие методики, новые инструменты и новые ресурсы, интенсифицирующие способность к умственному восприятию, постижение знаний и учебного процесса в целом.

В теории информационных процессов и систем термин «когнитивность» используется в широком смысле, как «акт познания» в частности, обозначая меру приращения знания. Извлечение и применение контекстных знаний опирается на понятия лингвистической и логической семантики, определяющие смысловую сторону языка слов, логических знаков и словосочетаний (см., например, публикации Е.В. Рахилиной, И.М. Кобозевой, Джона Лайонза).

В работе впервые на основе семиотики объединены смысловые оценки сетевого отклика, т. е. его семантика, с оценкой самого акта познания в одном понятии - когнитивная семантика, как раздела семантики, изучающего влияние формы представления знаниевого материала на степень восприятия этого материала пользователем при сохранении его смыслового содержания (семантики). При этом автором с учетом широко используемой в образовательных технологиях мультимедийное™ в представлении знаниевой информации в преподавании, уточнены и дополнены существующие определения когнитивной семантики (см., например, труды И.М. Кобозевой, В.З. Демьянкова, А.Г. Шмелёва, Е.С. Кубряковой), представляющие её как «часть лингвистики» (языкознания),

Проведенный в работе тщательный поиск аналогов авторской концепции не выявил патентов или публикаций со сходным определением «когнитивной семантики» в

образовательных технологиях. Между тем интенсификация мультимедиа образовательных потоков ещё более повышает роль когнитивно-семантических методов в различных формах и видах обучения, в том числе, и активно, в формах дистанционного обучения. Одновременно с этим учитывается возрастающая роль человеческого фактора в неразрывной триаде «оператор-система-объект» с ростом интенсивности информации, потребляемой и обрабатываемой оператором через человеко-машинный интерфейс.

Точное и быстрое восприятие, постижение и усвоение входящей информации во всех сферах жизни человека во многом зависит от формы её подачи. В диссертации предпринята попытка выявить синергию когнитивно-семантических методов в преподавании и подтвердить плодотворность этой парадигмы на примерах образовательных мультимедийных портальных систем (консорциумов), разработкой и сопровождением которых автор длительное время занимается в рамках соответствующих отраслевых и московских научно-производственных образовательных программ.

В работе основное внимание уделено технической проблеме эффективного поиска и выделения «когнитивных» файлов в информационном ресурсе образовательных портальных систем, абстрагируясь от психо-эмоциональных и компетентностных характеристик конкретного потребителя информации. При этом применён феноменологический подход, в котором экспертная оценка «когнитивности» знаниевого документа происходит с применением специальной балльно-рейтинговой системы, разработанной диссертантом. Для количественной оценки «когнитивности» информационного ресурса сетевого портала и его подсистем (микропорталов) автором введен метод когнитив-энтропии. Речь идёт о поддающейся количественной оценке энтропии когнитивного информационного поля (для краткости «когнитив-энтропии») портально-сетевого консорциума, находящегося в распоряжении объекта обучения. Это понятие положено в основание модельных подходов к выявлению

наилучшей пригодности того или иного портала и его ресурса к использованию в учебном процессе. Формализацию нового понятия когнитив-энтропии предлагается выполнить с привлечением вероятностной теоремы Байеса (Bayes). Эти оценки опираются на классические методы анализа и моделирования меры эмерджентности проектируемых архитектур с позиций научных школ Колмогорова, Хартли и Харкевича, что является вполне установившимся требованием к моделированию и проектированию информационных систем.

Объектом исследования являются портально-сетевые комплексы - консорциумы (ПСК), под которыми понимается совокупность функционирующих совместно под единым управлением многоуровневых распределенных хранилищ информации, составляющих объединённый ресурс микропорталов ПСК, подлежащий оценке на «когнитивность».

Целью диссертационной работы является разработка и применение перспективных когнитивно-семантических методов и алгоритмов в мультимедийных интенсифицированных, портальных системах, используемых в образовательных технологиях. Данная цель, как полагает автор, полностью соответствует наукоёмкому тезису доктора физ-мат. наук, Главного директора института синергийной антропологии С.С. Хоружего о том, что «существует единая универсальная парадигма синергии, обладающая значительной эвристической мощностью и способная стать одним из основных элементов возникающей сейчас постсекулярной и неклассической формации знания» (В.Ф., №12, 2011). В данной работе, синергия объединённого понятия «когнитивная семантика» это -, «особый ареал, очертания которого сразу не различимы» (ibid). Поэтому первоочередной задачей данной работы диссертант посчитал выявить эти очертания, перейдя от аргументации в пользу когнитивной семантики, как «легко усвояемой семантики», к формализации этого понятия.

Предмет исследования отражен в перечне задач, решаемых в диссертации:

1) Развитие и применение когнитивно-семантических методов «когнитив-энтропии» и «условной когнитив-энтропии» в оценке когнитивности знаниевого материала мультимедийных образовательных портальных систем.

2) Определение количественной оценки когнитивности портального ресурса на основе введённого в работе когнитивно-семантических методов «когнитив-энтропии» и «условной когнитив-энтропии».

3) Определение дополнительных регуляторов когнитивной семантики на основе теории Байеса и применение балльно-рейтинговой системы для экспертной оценки образовательного ресурса портальных систем.

4) Разработка и формирование коллекции терминов и дефиниций, определяющих онтологию образовательного портала с целью проведения экспериментальных оценок качества когнитивно-семантического поиска.

5) Разработка эффективных алгоритмов и программного обеспечения поиска когнитивных файлов в ПСК.

6) Внедрение научных положений диссертации в учебный процесс факультета «Информационные технологии» МГТУ МИРЭА. Разработка методических и рабочих материалов для образовательной отрасли на базе практических выводов и рекомендаций, содержащихся в диссертации.

К этому в диссертации добавлена задача оценки вероятности когнитивности того или иного файла, случайно вызванного из ПСК, а также задача определения конкретных микропорталов, которым принадлежит случайно выбранный из консорциума некогнитивный файл. Обширная проблематика, связанная с внедрением в практику нового раздела семантики, включает в себя также решение задач, связанных с определением уточняющих коэффициентов когнитивности для типовых рабочих программ образовательных стандартов, а также с разработкой программного обеспечения когнитив-энтропии на основе платформ python 2.7, PyQt4 и Qwt5 для практических расчетов условной когнитив-энтропии.

Методы исследования базируются на теоретических и методологических основах теории вероятности, теории групп, теории множеств, теории программирования, методов компьютерного моделирования, методов экспертных оценок, методических основ построения сетевых порталов.

Обоснованность и достоверность теоретических выводов и практических рекомендаций определяются корректностью математических выкладок, объективностью физических основ и теоретических предпосылок, лежащих в основе экспериментальной верификации теоретических положений, использованием методов компьютерного моделирования, положительным опытом применения апробированных критериев и оценок при проведении многолетних экспериментов по качеству поиска, точности, отображению и восприятию учебной информации студентами факультета «Информационные технологии» МГТУ МИРЭА.

Теоретическая значимость исследования обоснована тем, что в диссертации впервые на основе единого модельного подхода к управлению информационным морфизмом открытых макромедиа образовательных систем объединены два существенных для информационных технологий понятия -когнитивность и семантика. При этом выявлена синергия этого объединения и дано определение новому разделу семантики, изучающего степень восприятия и постижения знаниевой информации в зависимости от формы её подачи. В работе изложены научные положения, аргументация и предложен математический аппарат формализации идеи когнитивной семантики в образовательном процессе. Разработана математическая модель поиска когнитивных файлов в информационном ресурсе мультимедийного микропортального консорциума. Определены количественные оценки «когнитивности» портального ресурса на основе введённых понятий «когнитивный файл», «когнитив-энтропия» и «условная когнитив-энтропия».

Значение полученных в работе результатов исследования для практики подтверждается тем, что разработаны и внедрены в практику методы, алгоритмы и

программное обеспечение для расчета значений когнитив-энтропип. Впервые применено положение о балльно-рейтинговой системе оценки качества усвоения основных образовательных программ, положенное в основу экспериментальной верификации когнитивности учебного материала, заложенного в ресурс мультимедийной учебно-исследовательской интегрированной портальной системы. Проанализированы, отобраны и сведены в специальный «когнитивный задачник» более 100 задач, связанных с оценкой вероятности когнитивности того или иного файла, случайно вызванного из ПСК, а также с определением конкретных микропорталов, которым принадлежит случайно выбранный из консорциума некогнитивный файл. В работе использованы современные методы сбора и обработки большого объёма экспериментальной информации, полученной за 4 года от 168 студентов, участвовавших в экспериментах.

Апробация и внедрение результатов диссертации. Научные положения диссертации внедрены в учебный процесс факультета «Информационные технологии» МГТУ МИРЭА, а также отражены в разделах отраслевых руководящих материалах, подготовленных диссертантом по заданию руководства образовательной отраслью на базе практических выводов и рекомендаций, содержащихся в диссертации.

Результаты работы диссертанта способствуют внедрению федерального государственного образовательного стандарта №1657 от 18.05.2011г. по подготовке информационных систем и технологий по квалификации 230400 «БАКАЛАВР». Опубликовано учебное пособие в поддержку дисциплины дополнительного развивающего образования "Информсреда образования" и дисциплины ВШ РФ "Адаптивные информационные системы", где учтен ряд результатов диссертации. Для расчета когнитив-энтропии диссертантом разработана специальная компьютерная программа, на которую получено свидетельство о государственной регистрации. В настоящее время результаты диссертационной работы используются в учебно-исследовательской работе, курсовом и дипломном проектировании на кафедре ТИССУ МИРЭА.

Результаты диссертации опубликованы в 11 научных статьях и рефератах, доложены и обсуждены на четырёх российских и международных научных семинарах и конференциях.

Личный вклад диссертанта состоит в создании эффективных когнитивно-семантических методов и алгоритмов для исследовательского учебного ПСК и проведение на нём всего объёма экспериментальных работ отраженных в диссертации. Все научные положения, выводы и рекомендации, вынесенные на защиту, получены диссертантом лично.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из Введения, 3-х глав основного текста, Заключения, Библиографии (125 источников) и 4-х приложений. Общий объем работы - 184 стр., в том числе основной текст - 136 стр., содержащий 57 рисунков и 29 таблиц. Текст диссертации предваряет Глоссарий, содержащий 74 современных технических терминов и дефиниций, относящихся к теме исследования.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В первой главе содержится обзор путей развития мультимедийных технологий и технологии макромедиа, как технологии обеспечения интенсифицированных образовательных информационных систем. Проведен анализ субтрактивных и аддитивных свойств мультимедиа систем. Особое внимание уделено использованию мультимедиа-технологий в непрерывном образовании, то есть в той среде, где семантика и когнитивность должны проявлять себя наиболее выраженным образом. Рассмотренные в этой главе вопросы теории касаются эмерджентности информационных систем по Хартли и Харкевичу, приведено системное обобщение и вывод формул Хартли и Харкевича, подробно изложена гипотеза Е.В. Луценко о законе возрастания эмерджентности сложных систем. Большой раздел (1.4) первой главы посвящён информационной энтропии и

семантическому анализу, на базе которых осуществляется математическое моделирование во второй главе.

В ходе работ над диссертацией выполнен максимально возможный по полноте поиск терминов и дефиниций, имеющих отношение к понятиям «информационная система», «семантика», «когнитивность» и «когнитивная семантика», проведенный по всем известным соискателю базам данных и знаний. Исследованы портальные ресурсы наиболее авторитетных российских и зарубежных служб интеллектуальной собственности FIIP (Приложение 1), WIPO и USPTO по запросам «когнитивная семантика» в информационных системах. Результаты исследований показывают, что ни в России, ни за рубежом, публикаций или патентов на тему «когнитивная семантика» в определении автора диссертации, или попыток определить это объединённое понятие, не отталкиваясь только от лингвистики, и выявить его синергию, найти не удалось. Есть все основания заключить, что концепция когнитивной семантики, предложенная в диссертации, с большой вероятностью является одной из первых в области образовательных информационных технологий.

Первая глава диссертации завершается параграфом 1.7 «Постановка задачи исследования», в котором на основе аналитического обзора данной главы отмечен существенный пробел в разделах семантики, исследующих степень восприятия знаниевой аудио, видео, графической и других видов информации от формы её (информации) подачи пользователю в образовательном процессе. Сформулированы основные задачи, отвечающие цели диссертации.

В Главе 2 «Математическое моделирование и развитие методов когнитивной семантики в образовательных портальных консорциумах», делается попытка формализовать методы работы с когнитивными файлами в образовательных портальных системах. Особо подчеркивается место нового раздела лингвистической и логической семантики и его роль в мультимедийных информационных системах, для чего содержание главы предваряет семантический анализ когнитивности в науке и образовании. В главе содержится

краткий анализ когнитивного стиля, методов когнитивной онтологии и психологии, методов когнитивной графики.

На основе вероятностной теории Байеса-Колмогорова в этой главе вводится понятие когнитив-энтропии, под которой диссертант понимает поддающуюся количественной оценке энтропию когнитивного информационного поля портально-сетевого консорциума, находящегося в распоряжении объекта обучения. На рис. I представлена структура учебно-исследовательской интегрированной портальной системы, состоящей из трёх аддитивных микропорталов. Система разработана в инновационном центре МГТУ МИРЭА при непосредственном участии соискателя с целью проведения экспериментальных оценок качества когнитивно-семантического поиска.

Рис.1 Структура учебно-исследовательской интегрированной портальной системы. Распределение ЭСЕ в трёх микропорталах сетевого консорциума

В экспериментах информационный ресурс консорциума составляет 10.0000 элементарных семантических единиц (ЭСЕ), случайным образом отобранных из довольно массивного портала, включая до 10% системной и сопутствующей информации,

которая не учитывается в решении задач. Потенциальная когнитивность ЭСЭ для каждого из микропорталов определена методом экспертных оценок в практических упражнениях.

Когнитив-энтропия Нког Для каждого из трёх микропорталов определена с использованием

модифицированного уравнения обобщенной энтропии:

Нког = -2>г(0 Кп X Р^)) Кк^2 ^ ' I 7

Обобщённая энтропия выбрана в виду её универсальности, а также с учётом того, что она чаще других используется в семантических исследованиях, что облегчает сопоставление получаемых результатов с результатами работ других авторов.

В (1): / - состояние, зависящее от предшествующего символа, отображающего оценку релевантности на каждом шаге оценки (т.е. в отношении каждого последующего отклика семантической системы на информационный запрос); рД/) -вероятность релевантного отклика на шаге /. /•/(/;/)— вероятность пертинентного отклика на шаге у , при условии, что на шаге / отображался предшествующим его образом релевантный отклик. Строго говоря, в отлаженных семантических системах, например, под Онтонет управлением, пертинентная конструкция всегда заведомо релевантна. Однако, в некоторых мультимедиа-сборках, даже образовательных информационных систем это правило может и не соблюдаться. Так, например, из-за невосприимчивости по кодекам заведомо пертинентная и даже когнитивная «знаниевая» видео информация может просто-напросто не открываться, то есть оказаться технологически нерелевантной.

Кп -коэффициент пертинентности по совокупности семантических и технических признаков. Значения величины коэффициента пертинентности находятся в интервале 0</<"п<1. Кк -коэффициент когнитивности - вероятностная характеристика восприятия полученного отклика, как «когнитивного». Значения величины коэффициента когнитивности находятся в интервале

0</<Гк<1; N1 ('"; Л-количество ЭСЕ, выданных по запросу пользователя на шаге /, /

Используя (1), в работе рассчитывается когнитив-энтропия смоделированного портального ресурса первого микропортала в 2500 ЭСЕ при 5% когнитивных ЭСЕ.

Рост значений когнитив-энтропии при увеличении числа запросов ограничен предельными кривыми 1 (А"/2=1, Кк =0,9) и

2 {Кп=1, Кк=®Л), рассчитанными при априорно заданных

значениях Кц и Кк - Эти кривые служат своего рода рамками

(пределами) когнитивного восприятия отклика, весьма наглядно туннелируя значения когнитив-энтропии.

В приведённом типовом примере выбраны предельные кривые 1 (когнитивно) и 2 (не когнитивно), все значения когнитив-энтропии, попадающие в этот интервал, считаются удовлетворительными. Более того, реальная авторская практика создания, моделирования и использования в образовательных технологиях образовательного консорциума со схожими параметрами показала высокую дееспособность и комфортность управления ПСК, гармонизации его информационного ресурса. В Таблице 1 при заданных значениях коэффициентов приведены рассчитанные на основе (1) значения для 2-х предельных кривых. Так как Кп~ 1, то вероятность релевантности отклика на любом

шаге / Р( (г) = 1 и соответственно вероятность пертинентного отклика на запрос пользователя из представленных микропорталов _/) = 1. Кривые когнитив-энтропии

рассчитаны для 250-2500 запросов, при этом один запрос в микропортале соответствует одному ЭСЕ его портального ресурса.

На рис.2 обозначены предельные кривые 1 и 2 для первого микропортала, исходя из априорно заданных значений Кп и

Кк- Такой подход применён в диссертации и для остальных

двух микропорталов.

Искомые значения когнитив-энтропии первого микропортала ~Нког содержатся в Таблице 2.

Таблица 1. Значения предельной кривой \{Кп=^ и К к =0,9) и предельной кривой 2 (Кп=1 и рассчитанные по (1).

Значения \Нког\

Кол-во Запросо в 250 500 750 1000 1250 1500 1750 2000 2250 2500

ІЯл-огі 0,23 2 0,28 2 0,31 1 0,33 2 0,34 8 0,36 1 0,37 3 0,38 2 0,39 1 0,398

Кривая 1 ї I ! С)Г 4,17 9 5,07 9 5,60 6 5,97 9 6,26 9 6,50 6 6,70 6 6,87 9 7,03 2 7,169

Кривая2 Нког 0,10 6 0,12 6 0,13 8 0,14 6 0,15 3 0,15 8 0,16 2 0,16 6 0,17 0,173

Таблица 2. Значения когнитив-энтропии первого микропортала.

Значения \НкоА

Кол-во Запросов 250 500 750 1000 1250 1500 1750 2000 2250 2500

Н ког 0,232 0,282 0,311 0,332 0,348 0,361 0,373 0,382 0,391 0,398

График значений НКог> содержащихся, в таблицах 1 и 2 представлен на рис. 2. Из рисунка следует, что ресурс первого микропортала можно трактовать как некогнитивный, поскольку все значения НКог > взятые по модулю, опустились ниже предельной кривой 2. Таким образом, выход за нижний предел (кривая 2 на рис.2) автоматически делает образовательный портал некогнитивным. Этот постулат является предпосылкой

для методической рекомендации создателям и модераторам знаниевых портальных консорциумов: выстраивать указанные выше предельные кривые когнитив-энтропии, рассматривая их как ограничители показателя эффективности функционирования информационных систем в образовании.

% 0 10 2С X 1 8 с о а £ 6 <т> 0 г 1 X 1 ° 2

Предельная кривая 1

Значения -Нног при Кп=1 и Кк=0,05 ^ .. ----'.- —^--Нког

/ —и— 2 / Предельная кривая 2 ..............1............................. у...................................

250 500 750 1000 1250 1500 1750 2000 2250 2500 Количество запросов

Рис.2. График когнитив-энтропии для первого микропортала.

Для выведения портала из некогнитивного состояния в работе даются следующие рекомендации: 1) Отследить, за какой промежуток времени был допущен спад когнитивности. 2) Переработать некогнитивные данные и заново закачать в систему. 3) Использовать экспертную оценку выкладываемых данных в консорциуме, прежде чем они попадут к студентам. 4) Переработать рабочую программу дисциплины. Аналогичные построения и рекомендации в диссертации трактуются как общие для всего портального консорциума.

Вероятность получения когнитивного отклика в ресурсе образовательного консорциума определяется в работе с позиций теории Байеса на основе формулы полной вероятности (2), позволяющей дать несколько дополнительных полезных регуляторов когнитив-энтропии. Если до опыта вероятности гипотез были Р(Н\), Р(н2)> а в результате опыта

появилось событие А, то с учетом этого события «новые», т.е. условные вероятности гипотез, определяются выражением (3). п

где {к = 1,2,...,п)

Известно, что в общепринятом представлении теория Байеса дает возможность «пересмотреть» вероятность гипотез с учетом наблюдавшегося результата опыта. Условная вероятность Р(Нк!Л) может находиться как отношение веса ветви, проходящей через вершину графа, соответствующую гипотезе ///с, к весу всего вероятностного графа.

В дополнение к процедуре определения вероятности получения отклика ИС в виде когнитивного файла (ЭСЕ) в диссертации рассмотрены две дополнительные развивающие задачи: 1) Оценить вероятность того, что случайно вызванная ЭСЕ когнитивна (2), 2) Определить, какому микропорталу принадлежит случайно выбранный из консорциума элемент, оказавшийся некогнитивным. Приведена типовая схема решений этих задач на основе графа выдвигаемых гипотез. Подобный подход позволяет разработать детерминированный метод прогнозирования количества когнитивной образовательной информации в сетевых портальных консорциумах учебного назначения, т.е. давать прогнозы когнитивной эмерджентности информационной системы.

В работе смоделирована практическая ситуация, соответствующая приведенной выше развивающей задаче №2. Рабочие программы односеместровых дисциплин, по которым обучаются группы бакалавриата входят в состав многоуровневого портального консорциума на аддитивной основе, где преобладает мультимедиа образовательная информация. Оценка освоения дисциплин осуществляется согласно разработанной при участии диссертанта балльно-

(2)

/ = 1

(3)

рейтинговой системе, которая включает в себя перечисленные дисциплины. Как отмечалось, в экспериментах ресурс консорциума составляет 100000 элементарных семантических единиц (ЭСЕ) - включающий лекции, дополнительный и методический материал, мультимедиа образовательный контент, а также до 10% системной и сопутствующей информации, которая не учитывается в решении задачи. Первый из микропорталов содержит 25% совокупного информационного ресурса, второй - 35%, третий - 40%. Методом экспертных оценок, оценивается восприятие раздела, согласно балльно-рейтинговой системе, с определением когнитивных ЭСЕ (соответственно 45, 90 и 60%) по итогам конечной аттестации. Когнитивность материала оценивается значениями когнитив-энтропии, т.е. имеет место связь образовательной мультимедиа информации с рабочей программой, мерой чего и является когнитив-энтропия. Расчет когнитив-энтропии показан на конечном фьючерсе жизненного цикла дисциплины в рамках обучаемой группы студентов (1-й семестр). Фьючерсом считается время, прошедшее между контрольными аттестациями.

Расчетные таблицы, содержащиеся в диссертации, в данном реферате не приведены в силу ограничений по объёму. Конечный результат представлен на рис.3, из которого следует, что когнитивность ресурса второго микропортала была обеспечена четырьмя данными выше рекомендациями, с использованием балльно-рейтинговой системы в качестве экспертной системы.

Модульные значения | Нког | на рис. 3 находятся между предельными кривыми, что предполагает «когнитивность» контента этого микропортала. Аналогичные процедуры в диссертации проведены с первым и третьим микропорталами. Содержащиеся в Главе 2 выводы и рекомендации, отражающие наличие и роль технической составляющей в оценках и регулировании когнитивности процессов и транзакций семантики, помещены диссертантом в отраслевой микропортал "Онтология ИС", а также внедрены в учебный процесс кафедры ТИССУ МГТУ МИРЭА.

Глава 3 посвящена экспериментальному исследованию разработанных алгоритмических и технических решений для мультимедиа систем на основе когнитивной семантики. Учебно-исследовательская интегрированная портальная система состоит из 64 658 учебных, учебно-методических, справочных, научных и служебных материалов и 3 959 коллекционных материалов (коллекций).

Количество ЭСЕ

Рис. 3. График когнитив-энтропии второго микропортала.

Суммарный ресурс консорциума и данные о его загруженности представлены на рис.4. Портальный комплекс обеспечивает возможность доступа к высококачественному Интернет/Интранет/Экстранет образовательному контенту, объединенному единой информационной образовательной средой, пользователям, с самой разнообразной компьютерной подготовкой, в том числе и школьникам. Результаты этой работы также используются в учебном процессе МИРЭА по направлению «Информационные системы» на уровне магистерской подготовки, в Центре инновационных разработок МГТУ МИРЭА, а также в детско-юношеской системе дополнительного образования (МГДД(Ю)Т).

| I Портал | ;

Тип: Папка с Файлами

Размещение:

Размер: 7,64 ГБ [8 204 068 222 байт] , На диске: 7.75 ГБ [8 331 018 240 байт) Содержит: файлов: 60 347; папок: 3 095

Рис.4. Информационная нагруженностьучебно-исследоватеяьского консорциума.

В ресурсе портальной системы, в обеспечение учебного процесса по направлению 230200, содержатся созданные с участием диссертанта коллекции: «Магистратура», «Специалитет», Бакалавриат», «Компьютерная графика», «Представление знаний в ИС» и «Аспирантура». В диссертации содержатся подробные описания коллекций, приведены их библиотеки и структуры.

В диссертации отражена поэтапная разработка и апробация в учебно-творческом процессе когнитивного задачника по теоретической информатике (Приложение 2). Работа, проведенная под руководством диссертанта, объединила в период 2011-2013гг. студентов первого и третьего курсов МИРЭА в рамках вузовских исследовательских курсовых работ по информатике, а также группы школьников, обучающихся в секторе НИТ по дисциплине «Информсреда образования». Инновационная составляющая этого учебного пособия заключается в том, что в теоретическую информатику вводится практико-ориентрированная компонента в виде набора ученических задач и решений к ним, отражающих современное синергетическое видение теоретических основ информационных процессов и систем. Для диссертанта эта работа, впервые предложенная отрасли образования, напрямую связана с практическим внедрением результатов его диссертационного исследования.

Разработана балльно-рейтинговая система для дисциплин бакалавриата «Компьютерная графика» (КГ), «Представление знаний в ИС» (ПЗ в ИС).

Основываясь на феноменологическом подходе для выявления когнитивности образовательного ресурса мультимедийного портально-сетевого комплекса (таблица 3), получим исходные данные для коэффициента когнитивности Кк путем отношения баллов соответствующих разделу дисциплины к сумме количества "когнитивных" баллов (таблица 4).

Таблица 3. Распределение ЭСЕ в микропортальном комплексе для разделов дисциплин «Представление знаний в ИС» и «Компьютерная графика».

Представление знаний в ИС Компьютерная графика

Накопительная ЭСЕ Экспертные Экспертные ЭСЕ Экспертные Экспертные

система кол-ва Пред. оценки оценки Комп. оценки оценю!

баллов зн. в группы группы графики группы группы

№ Макс. Кол-во Баллов ИС ИТБС-1-10 ИТС-1-10 ЗТ-1-09 ВАИ-1-09

1 - 123102 - - 242115 - -

2 5 246204 5 5 484230 5 5

3 10 369306 8 9 726345 7 9

4 20 492408 18 13 968460 10 17

5 30 615510 24 18 1210575 14 24

6 40 738612 33 27 1452690 22 33

7 60 861714 48 40 1694805 32 44

8 80 984816 66 54 1936920 43 53

Таблица 4. Поправочные коэффициенты когнитивности Кк для разделов дисциплин «Представление знаний в ИС» и «Компьютерная графика».

№ раздела дисциплин Кк

Пред-ие знаний в ИС Комп. графика

ИТБС-1-10 ИТС-1-10 ЗТ-1-09 ВАИ-1-09

1 0 0 0 0

2 1 1 1 1

3 0,8 0,9 0,9 0,7

4 0,9 0,85 0,87 0,67

5 0,8 0,8 0,9 0,7

6 0,825 0,825 0,9 0,73

7 0,8 0,73 0,89 0,71

8 0,825 0,66 0,9 0,72

В большой по объёму заключительной части третьей главы содержатся расчеты когнитив-энтропии, взятые из рабочих программ односеместровых дисциплин «Представление знаний в информационных системах», где преобладает мультимедийная образовательная информация. Освоение дисциплин осуществляется согласно Федеральному стандарту третьего поколения, согласно которому каждая дисциплина имеет балльную систему освоения, на выходе которой «снимается» статистика успеваемости групп по балльно-рейтинговой системе, описание, структура и применение которой дано в разделе 3.3 диссертации.

Большой экспериментальный материал для расчета когнитив-энтропии, собранный в работе многих студенческих коллективов, участвующим в экспериментах по программам, предложенным диссертантом, сведен в 20 таблиц и графиков. Для расчетов когнитив-энтропии разработана специальная

компьютерная программа на основе платформ Python 2.7, PyQt4 и Qwt5. Листинги и фрагменты программы содержаться в Приложении 3. Алгоритм расчета когнитив-энтропии и условной когнитив-энтропии исследуемых образовательных систем представлен на рис.5.

Объявление переменных

) Ф О

"J £_ВВОДК2_J |

Подключение виджета - ui.PlotWidget

jj J Ввод columns J^

def plotCurve —t-

Подключение виджета - ui.MainWindow І I Ввод columns / I Def calculate

Подключение виджета -ui.CalculationsWidget

I def remove rows I / Вывод mainWindow /

і-j ' ' I —

/ Ввод rows f Г

7 __±__

J I_def remove rows _1 Г

Вывод plolWindow

Конец

(Ь ф

Рис.5 Алгоритм программы расчета когнитив-энтропии информационного ресурса сетевого портала [10].

В Заключении обобщены основные научные и практические результаты, отмечена их научная новизна и практическая значимость. Приведен перечень основных научных результатов, полученных автором лично и выносимых им на защиту.

Основные результаты работы, выносимые на защиту:

1. Впервые в настоящей работе теоретически разработан, исследован и экспериментально проверен на практике когнитивно-семантический метод условной когнитив-энтропии, защищенный авторским свидетельством о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2011612999, который позволяет выявлять когнитивный файл за один запрос в неоднородных по когнитивности портальных системах информационных обучающих материалов.

2. Количественные оценки когнитивности мультимедийного портального ресурса определены на основе введённого и разработанного в диссертации метода «когнитив-энтропии».

3. Разработано программное обеспечение для практических расчетов условной когнитив-энтропии и поиска когнитивных файлов с использованием метода когнитив-энтропии на базе платформ python 2.7, PyQt4 Qwt5 и NumPy.

4. Теоретические и практические исследования настоящей диссертации позволили выдвинуть положение о том, что когнитивная семантика образовательных макромедиа систем может интерпретироваться как раздел семантики, изучающий влияние формы представления знаниевого материала с сохранением его смыслового содержания (семантики) на степень восприятия этого материала пользователем в образовательных мультимедийных системах.

5. Разработаны и прошли практическую апробацию когнитивно-семантические алгоритмы и программное обеспечение высокоэффективного поиска когнитивных файлов в ресурсе мультимедийного образовательного портала, состоящего из трёх учебных микропорталов, построенных в МГТУ МИРЭА.

6. Процедура расчета вероятности извлечения когнитивного файла прошла четырехлетнюю экспериментальную проверку в процессе создания и сопровождения многоуровневых образовательных комплексов, показав высокую надежность.

7. Определены дополнительные регуляторы когнитивной семантики на основе теории Байеса и применённого в работе положения о балльно-рейтинговой системе оценки качества освоения основных образовательных программ. Это положение легло в основу экспериментальной верификации когнитивности учебного материала, находящегося в ресурсе мультимедийной учебно-

исследовательской интегрированной портальной системы, разработанной при участии диссертанта.

8. Математическое обоснование разработанной процедуры расчета вероятности извлечения когнитивного файла позволяет полагать возможность применения его в расчетах вероятности получения пертинентных откликов для широкого круга образовательных информационных систем и многоуровневых образовательных комплексов. Научные положения диссертации внедрены в учебный процесс факультета «Информационные технологии» МГТУ МИРЭА, а также отражены в разделах отраслевых руководящих материалах, подготовленных диссертантом на базе практических выводов и рекомендаций, содержащихся в диссертации (Приложение 4). Диссертантом опубликована учебное пособие в поддержку дисциплины дополнительного развивающего образования "Информсреда образования" и дисциплины ВШ РФ "Адаптивные информационные системы", где был учтен ряд результатов диссертации. В настоящее время результаты диссертационной работы используются в учебно-исследовательской работе, курсовом и дипломном проектировании на кафедре ТИССУ МИРЭА.

Список публикаций по теме диссертации

Публикации в рецензируемых журналах перечня ВАК:

1. Болбаков Р.Г. Математическое описание когнитив-энтропии макромедиа образовательных систем. Динамика неоднородных систем вып. 14/Под ред. Ю.С. Попкова М.: ЛЕНАНД, 2010.-314 с.(Труды Института системного анализа РАН; Т. 53(2)). Регистрационный номер ПИ № 77-14194. ISBN 978-5-397-006767.

2. Болбаков Р.Г. Теорема Байеса в когнитивной семантике образовательных информационных систем / Современные проблемы науки и образования. - 2012. — № 5; URL: www.scietice-education.ru/105-7074 (дата обращения: 06.11.2012).

3. Болбаков Р.Г., Раев В.К. Моделирование когнитивной семантики образовательных информационных систем / Научно-методический журнал «Информатизация образования и науки» № 1(17)/2013, с. 91-102.

Остальные публикации по теме диссертации:

4. Болбаков Р.Г. Открытые образовательные макромедиа системы и когнитив-энтропия. Всероссийской научно-практической конференции. Развивающие информационные технологии в образовании: использование учебных материалов нового поколения в образовательном процессе: сборник материалов («ИТО-Томск-2010»), - Томск, 2010. - 285-288 с.

5. Болбаков Р.Г., Шемончук Д.С., Жигалов О.С.Моделирование когнитивной семантики информационных систем на предпроектной стадии их создания. Сборник научных трудов. Современные информационные технологии в управлении и образовании: В 2-х частях. Часть-2 - М.: ФГУП НИИ «Восход», 2010.-Ч.2-155-159С.

6. Болбаков Р.Г. Семантико-энтропийное регулирование открытых образовательных макромедиа систем на основе когнитив-энтропии. Сборник научных трудов по материалам международной научно-практической конференции «Современные проблемы и пути их решения в науке, транспорте, производстве и образовании '2010». Том 3. Технические науки. — Одесса: Черноморье, 2010. - 64-72 с.

7. Болбаков Р.Г. Рыжевцев И. А. Интеллектуальные информационные системы в образовании как фактор улучшения качества обучения / Материалы Четвертой Всероссийской конференции студентов, аспирантов и молодых ученых. Искусственный интеллект: философия, методология, инновации. Часть 1, г. Москва, МИРЭА, 10-12 ноября 2010 г. Под ред. Д.И. Дубровского и Е.А. Никитиной - М.: «Радио и Связь». 2010. -112-115 с.

8. Болбаков Р.Г., Войтович А.Ю., Дементьев И.О., Матчин В.Т., Мельников С. В., и д.р. Нетбуки в информационном облаке макромедиа / Руководящий технический материал (РТМ 3) по

информационному обеспечению образовательных технологий средствами макромедиа под Онтонет/Экстранет управлением на основе массового применения НЕТБУКов и МИДЛБУКов (в четырех частях)/Часть третья: НЕТБУКи в информационном облаке макромедиа// ФГУ ГНИИ ИТТ "Информика", МИРЭА, МГДД(Ю)Т. М., 2011 - 75 е., ISBN 978-5-7339-0910-3

9. Болбаков Р.Г., Давыдов Д.С., Синянский А.О. Мультимедиа образовательные информационные системы и когнитивная семантика в развитии теории Байеса. И86 Искусственный интеллект: философия, методология, инновации. Материалы Пятой Всероссийской конференции студентов, аспирантов и молодых ученых. Г. Москва, МГТУ МИРЭА, 9-11 ноября 2011 г. Под ред. Д.И. Дубровского и Е.А. Никитиной - М.: «Радио и Связь», 2011.-63-66 с.

10. Болбаков Р.Г. Расчет когнитив-энтропии (свидетельство о гос. Регистрации) / Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2011612999 от 14 апреля 2011 г.

11. Болбаков Р.Г. Моделирование когнитивной семантики образовательных информационных систем на основе когнитив-энтропии / Деп. в ВИНИТИ № 65-В 2012 от 10.02.2012.

Подписано в печать 08.11.2013г. Формат А5. Тираж 130 Экз. Заказ № 11254. Типография ООО "Ай-клуб" (Печатный салон МДМ) 119146, г. Москва, Комсомольский проспект, д.28 Тел. 8-495-782-88-39

МИНОБРНАУКИ РОССИИ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный технический университет радиотехники,

электроники и автоматики" МГТУ МИРЭА

04201451773 На правах рукописи

БОЛБАКОВ РОМАН ГЕННАДЬЕВИЧ

РАЗВИТИЕ И ПРИМЕНЕНИЕ КОГНИТИВНО-СЕМАНТИЧЕСКИХ МЕТОДОВ И АЛГОРИТМОВ В МУЛЬТИМЕДИЙНЫХ ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫХ ПОРТАЛЬНЫХ СИСТЕМАХ

ДИССЕРТАЦИЯ на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.13.01 «Системный анализ, управление и обработка

информации (по отраслям)» Области исследования 4, 13

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор В.К. Раев

Москва 2013

ОГЛАВЛЕНИЕ

ГЛОССАРИЙ.................................................................................................................................4

ВВЕДЕНИЕ..................................................................................................................................12

Глава1 Аналитический обзор состояния и путей развития мультимедийных технологий в образовании.................................................................................................................................17

1.1. Перспективные тенденции в развитии мультимедиа технологий..............................17

1.1.1. Использование мультимедиа-технологий в непрерывном образовании..................17

1.1.2. Макромедиа как технология обеспечения интенсифицированных информационных систем.........................................................................................................25

1.2. Анализ субтрактивных и аддитивных свойств мультимедиа систем. Мультипликативные и адаптивные макромедиа системы......................................................26

1.3. Вопросы теории информационных систем. Эмерджентность по Хартли и Харкевичу....................................................................................................................................28

1.4. Информационная энтропия и семантический анализ. Определение нформационной энтропии по Шеннону.................................................................................................................32

1.5. Информационный морфизм медиа систем...................................................................36

1.6. Исследование ресурсов порталов служб интеллектуальной собственности FIIP,

WIPO и USPTO на запрос когнитивная семантика в информационных системах...............46

1.6.1. Федеральная служба интеллектуальной собственности, патентов и товарных знаков портала FIPS................................................................................................................................46

1.7. Постановка задачи исследования..................................................................................62

Глава 2. Математическое моделирование и развитие когнитивно-семантических методов в образовательных портальных консорциумах...........................................................................64

2.1. Семантический анализ когнитивности в науке и образовании..................................64

2.1.1. Определение когнитивности..........................................................................................64

2.1.2. Методы когнитивной онтологии...................................................................................67

2.1.3. Когнитивный стиль.........................................................................................................68

2.1.4. Методы когнитивистики.................................................................................................70

2.1.5. Методы когнитивной графики.......................................................................................71

2.2. Когнитивная семантика мультимедийных образовательных информационных систем...........................................................................................................................................71

2.3. Моделирование когнитивной семантики мультимедийного микропортального

консорциума. Когнитивно семантический метод когнитив-энтропии..................................73

2.3.1. Метод когнитив-энтропия в моделировании когнитивной семантики.....................75

2.3.2. Полная вероятность и теория Байеса как дополнительные регуляторы когнитивной

семантики. Условная когнитив-энтропия................................................................................81

2.4. Краткие выводы...............................................................................................................95

Глава 3. Экспериментальное исследование разработанных алгоритмических и технических решений для мультимедиа систем с учетом когнитивности портального ресурса. Вопросы практического применения.........................................................................96

3.1. Учебно-исследовательская интегрированная портальная система................................96

3.1.1. Коллекция «Магистратура».............................................................................................97

3.1.2. Коллекция «Специалитет»...............................................................................................98

3.1.3. Коллекция «Бакалавриат»................................................................................................99

3.1.4. Коллекция «Аспирантура».............................................................................................101

3.1.5. Внедрение в коллекцию «бакалавриат»........................................................................103

3.2. Когнитивный файл мультимедиа образовательных портальных систем.....................105

3.3. Методы когнитив-энтропии и условной когнитив-энтропия образовательных мультимедийных микропортальных систем «Компьютерная графика» и «Представление знаний в ИС»..............................................................................................................................108

3.4. Алгоритм расчета когнитив-энтропии и условной когнитив-энтропиидля образовательных систем...........................................................................................................120

3.5. Краткие выводы.............................................................................................................120

ЗАКЛЮЧЕНИЕ.........................................................................................................................122

БИБЛИОГРАФИЯ.....................................................................................................................126

Приложение 1 Патенты по данным портала FIIP...................................................................138

Приложение 2 Поэтапная разработка, апробация и подготовка к изданию когнитивного

задачника по теоретической информатике.............................................................................149

Приложение 3 Листинг кода расчета когнитив-энтропии и условной

когнитив-энтропии...................................................................................................................162

Приложение 4 Документы и материалы практического использования результатов, выводов и рекомендаций диссертации....................................................................................175

ГЛОССАРИЙ

АРХИТЕКТУРА ИНФОРМАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ - концепция, определяющая модель, структуру, выполняемые функции и взаимосвязь компонентов информационной системы. [1].

БИТРЕЙТ (англ. bitrate) - буквально, скорость прохождения битов информации. Битрейт принято использовать при измерении эффективной скорости передачи информации по каналу, т.е. скорости передачи «полезной информации» (помимо таковой, по каналу может передаваться служебная информация, например: стартовые и стоповые символы при асинхронной передаче или контрольные символы при избыточном кодировании). Скорость передачи информации, учитывающую полную пропускную способность канала, измеряют в бодах [12].

БРАУЗЕР (англ. web browser) - программное обеспечение для поиска и просмотра вебсайтов, для запроса веб-страниц (преимущественно изИнтернет), служит для их обработки, вывода и перехода от одной страницы к другой [2].

ВЕБ-ОБОЗРЕВАТЕЛЬ см. браузер.

ВЕБ-ПОРТАЛ см. портал.

ВЕБ-САЙТ (англ. website, от web - паутина и site - «место») - одна или совокупность веб-страниц, доступных в Интернет через протоколы HTTP/HTTPS. Страницы веб-сайта объединены общим корневым адресом, а также обычно? темой, логической структурой, оформлением и/или авторством [2].

ВЕБ-СЕРВЕР - сервер, принимающий HTTP-запросы от клиентов, обычно браузеров, и выдающий им HTTP-ответы, обычно вместе с HTML-страницей, изображением, файлом, медиа-потоком или другими данными. Веб-серверы - основа Всемирной паутины. Вебсервером называют как программное обеспечение, выполняющее функции веб-сервера, так и компьютер, на котором это программное обеспечение работает. Клиенты получают доступ к веб-серверу по URL адресу нужной им веб-страницы или другого ресурса [2].

ВАЛИДНОСТЬ (англ. validity) - мера соответствия того, насколько методика и результаты исследования соответствуют поставленным задачам [2].

ВЕРТИКАЛЬНЫЙ ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЙ ПОРТАЛ (ВОП) - ве&-сайт, на котором в систематизированной форме сконцентрированы сведения о сетевых ресурсах по одной из образовательных дисциплин, обращение к которым может быть полезным в целях совершенствования и накопления знаний. Под ВОП также понимается совокупность

дисциплин, образующих систему подготовки специалиста той или иной специальности [3].

ВЕРТИКАЛЬНЫЙ ПОРТАЛ (англ.сокращ. - уог!а1) - портал, ориентированный на полный охват определенной аудитории, тематики или сферы деятельности человека. Вертикальные порталы частично наследуют функциональность горизонтальных порталов, добавляя к ним сервисы, специфические для своей тематики [3,4].

ВТОРИЧНЫЕ ИНФОРМАЦИОННЫЕ РЕСУРСЫ - описания (например, уровень образования, тип материала, предмет, аннотация или ключевые слова) и адреса ресурсов, не расположенные на текущем портале, а доступные через Интернет на других порталах, сайтах по гиперссылкам [3].

ГАРМОНИЗАЦИЯ КОНТЕНТА -систематизация и унификация в результате изменения состава, свойств и признаков составляющих контента [3].

ГОРИЗОНТАЛЬНЫЙ ПОРТАЛ (англ. сокращ. - Ьо11а1) - портал, ориентированный на максимально широкий, претендующий на универсальность, тематический охват интересов своего потребителя. В число сервисов горизонтального портала входят информационные сервисы (новости, биржевые сводки, прогнозы погоды), сервисы бесплатной почты и размещения персональных страниц пользователя, развлекательные сервисы (чаты, форумы, конкурсы) и другие [3-5].

ДОКУМЕНТАЛЬНАЯ ИНФОРМАЦИОННО-ПОИСКОВАЯ СИСТЕМА -система, предназначенная для нахождения документов, содержащих затребованную информацию. Поисковый массив документальной ИПС состоит из поисковых образов документов или из самих документов [1].

ЗЕРКАЛИРОВАНИЕ - создание полных или частичных копий (зеркал) сайтов (порталов) на удаленных (возможно географически) серверах для уменьшения нагрузки на основной сервер за счет оптимизации распределения трафика между основным сервером и его зеркалами [6].

ИНДЕКСИРОВАНИЕ - процедура, завершающаяся присвоением документу соответствующего поискового образа [7].

ИНДУСТРИАЛЬНЫЙ ПОРТАЛ - разновидность корпоративного портала, по структуре -вертикальный [3,4].

ИНТЕРНЕТ - глобальная информационная сеть, части которой логически взаимосвязаны друг с другом посредством единого адресного пространства, основанного на протоколе

TCP/IP. Интернет состоит из множества взаимосвязанных компьютерных сетей и обеспечивает удаленный доступ к компьютерам, электронной почте, доскам объявлений, базам данных и дискуссионным группам [1].

ИНТЕРФЕЙС ПРОГРАММИРОВАНИЯ ПРИЛОЖЕНИЙ (англ. Application Programming Interface, API) - набор методов (функций), который программист может использовать для доступа к функциональности программного компонента (программы, модуля, библиотеки). API является важной абстракцией, описывающей функциональность «в чистом виде» [2].

ИНТРАНЕТ - распределенная корпоративная вычислительная сеть, предназначенная для обеспечения теледоступа сотрудников к корпоративным информационным ресурсам и использующая программные продукты и технологии Интернет. Интранет позволяет контролировать доступ к корпоративной информации [1].

ИНФОРМАЦИОННЫЙ МОРФИЗМ (ИНФОМОРФИЗМ)-фундаментальное теоретическое представление о системности информационных систем, в том числе о системности многоуровневых портально-сетевых комплексов.В теории отображений инфоморфизм представляет собой класс эквивалентности. Однако в теории информации информационный морфизм чаще всего трактуется как протяженный во времени процесс взаимозависимого изменения параметров информационного объекта и информационного пространства, его окружающего. [6,8]. Количественная оценка инфоморфизма может быть получена нахождением полного функционала взаимодействующих инфокоммуникационных систем при известных функциях изменения их параметров.

ИНФОРМАЦИОННЫЙ ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЙ ПОРТАЛ - система тематических профессиональных сайтов, выполненных по сходному замыслу и работающих в единых стандартах обмена информацией,современное информационно-технологическое средство выхода участников непрерывного образования в единую информационно-образовательную среду в целях информационно-технологической и управленческой поддержки этим средством образовательных технологий. Цель портала - выработка новых стандартов организации и информационного обеспечения образовательного процесса на всех уровнях образования [6].

ИНФОРМАЦИОННЫЙ ПОИСК - некоторая последовательность операций, выполняемых с целью нахождения документов (статей, научно-технических отчетов, описаний к авторским свидетельствам и патентам, книг и т.д.), содержащих определенную информацию (с последующей выдачей самих документов или их копий) или с целью выдачи фактических данных, представляющих собой ответы на заданные вопросы [12].

ИНФОРМАЦИОННО-ПОИСКОВАЯ СИСТЕМА (сокр. ИПС) - некоторая совокупность или комплекс связанных друг с другом отдельных частей, предназначенных для выявления в каком-либо множестве элементов информации (документов, сведений и т.д.), которые отвечают на информационный запрос, предъявленный системе [12].

ИНФОРМАЦИОННО-ПОИСКОВЫЙ ЯЗЫК - определенная семантическая система, предназначенная для выражения основного смыслового содержания документов и информационных запросов с целью отыскания в массиве таких документов, которые содержат требуемую информацию. Правила перевода с естественного языка на информационно-поисковый язык (и наоборот) обычно задаются в виде двуязычного словаря и соответствующего алгоритма [7].

ИНФОРМАЦИОННАЯ ЭНТРОПИЯ - мера информации приходящейся на одно элементарное сообщение источника, вырабатывающего статистически независимые сообщения [2].

КОГНИТИВИСТИКА (лат. cognitio - познание) - междисциплинарное научное направление, объединяющее теорию познания, когнитивную психологию, нейрофизиологию, когнитивную лингвистику и теорию искусственного интеллекта. КОГНИТИВНАЯ СЕМАНТИКА - раздел лингвистической и логической семантики, изучающий влияние формы визуальной подачи смысловой стороны учебного материала пользователю на усиление его способности воспринимать, постигать и запоминать содержание получаемой информации наиболее удобным и быстрым для себя образом.

КОГНИТИВНАЯ СЕМАНТИКА - эксплицитная, субъективисткая, концептуалистическая теория значения, в которой значение выражения не может быть сведено к объективной характеризации ситуации. [110-118]

КОГНИТИВНОСТЬ (В УЧЕБНОМ ПРОЦЕССЕ) - познание, восприятие, постижение, наиболее полное осознание сути и смысла запрашиваемого и извлекаемого учебного материала.

КОНТЕНТ (англ. content - содержание) - любое информационно значимое (содержательное) наполнение информационного ресурса (например, веб-сайта) - тексты, графика, мультимедиа - вся информация, которую пользователь может загрузить на диск компьютера с соблюдением соответствующих законностей, как правило, только для личного пользования [2].

КОРПОРАТИВНЫЙ ПОРТАЛ - портал являющийся наследником горизонтальных порталов в области объединения максимально широкого спектра информации и

управления ей в пределах одной организации,возник в результате эволюции И?нтранет-систем управления ресурсами предприятий [3,4].

МЕДИА-СРЕДСТВО - средство восприятия, отображения и/или хранения, передачи данных. [125]

МУЛЬТИМЕДИА - Совместное использование нескольких медиа-средств.[125] МАКРОМЕДИЯ - информационная технология обеспечения, функционирования мультисервисных, адаптивных, мультипликативных, мультиагентных, существенно интенсифицированных информационных систем, преимущественно реализующих хранение, поиск, конвертирование, транспортировку и воспроизведение аудио, видео, текстового и графического контента. МЕТАДАННЫЕ см. метаописание.

МЕТАОПИСАНИЕ - описание ресурса, включающее характеристики, которые не могут быть извлечены из его содержимого автоматически. Значительно облегчает поиск и позволяет учесть разнообразные требования и условия, выдвигаемые пользователем [9].

НОРМИРОВАНИЕ КОНТЕНТА - принятие мер по снижению дисперсии и математического ожидания размеров файла в пределах каждого массива контента [3].

ОНТОЛОГИЧЕСКОЕ СОГЛАШЕНИЕ - соглашений о связях между смыслами различных терминов для удобства ввода и «понимания» их компьютером [14]

ОНТОНЕТ - дальнейшее развитие семантической паутины SemanticWeb, базирующееся на составлении и использовании для каждого информационного облака (уникальной знаниевой информационной среды пользователя) единой унифицированной онтологии в метаописаниях, где пертинентность и релевантность неизбежно сливаются[29]. ПЕРТИНЕНТНОСТЬ (англ. pertinence, pertinency) - степень соответствия содержания документов информационной потребности пользователя [7].

ПЕРВИЧНЫЕ ИНФОРМАЦИОННЫЕ РЕСУРСЫ - ресурсы, располагающиеся непосредственно на самом портале [3].

ПОИСКОВЫЙ ОБРАЗ ДОКУМЕНТА - выраженное в терминах информационно-поискового языка основное смысловое содержание этого документа, которое поставлено в однозначное соответствие данному документу и предназначено для его отыскан