User interfaces of intelligent systems

Проектирование пользовательских интерфейсов интеллектуальных систем является более сложной задачей по ряду причин, что делает разработку технологии для их проектирования более актуальной. Сложность разработки таких пользовательских интерфейсов обусловлена требованиями, которые предъявляются к ним:

• должны отображать различные виды знаний (при прочих равных условиях, чем больше различных видов знаний имеется в базе знаний системы, тем она интеллектуальней);
• должны обеспечивать возможность пользователю ставить перед системой существенно большее количество задач (в том числе и свободно конструируемых);
• должны как можно более четко отражать семантику предметной области в рамках которой происходит общение с пользователем.

В рамках проекта OSTIS ^[2][3] ведется разработка семантической технологии проектирования пользовательских интерфейсов интеллектуальных систем. Эта технология базируется на следующих принципах:

• разработка унифицированной модели пользовательских интерфейсов согласованной с общей теорией интеллектуальных систем. В основе предлагаемой модели пользовательских интерфейсов лежит семантическая модель, основу которой составляет унифицированное представление информации с помощью SC-кода, описанного в ^[3][4];
• повторное (многократное) использование уже разработанных фрагментов пользовательских интерфейсов. Фрагменты пользовательского интерфейса, которые являются достаточно унифицированными и могут быть использованы многократно в различных системах, называются компонентами пользовательского интерфейса. Для хранения, компонентов используется библиотека компонентов пользовательских интерфейсов;
• повышение уровня автоматизации и последующей интеллектуализации процесса проектирования. Для проектирования пользовательских интерфейсов используются инструментальные средства визуального проектирования, а также средства верификации и отладки, которые также являются интеллектуальными системами;
• создание интеллектуальной help-системы обеспечивающей консультацию разработчиков пользовательских интерфейсов по всем аспектам технологии их проектирования. Интеллектуальная help-система является sc-системой, основной задачей которой является формирование у разработчика навыков по проектированию пользовательских интерфейсов;
• создание интеллектуальной системы поддержки процесса разработки самой технологии (project management).

Описанные принципы направлены в первую очередь на сокращение сроков проектирования пользовательских интерфейсов, за счет использования готовых компонентов. Что в свою очередь снижает минимальные требования к начальной квалификации разработчика.

В состав семантической технологии проектирования пользовательских интерфейсов входят:

• семантическая модель пользовательских интерфейсов;
• библиотека совместимых компонентов;
• инструментальные средства проектирования пользовательских интерфейсов;
• методика проектирования пользовательских интерфейсов;
• методика обучения проектированию пользовательских интерфейсов;
• help-система по проектированию пользовательских интерфейсов;
• система поддержки процесса разработки технологии.

Основной и базовой частью всей технологии является семантическая модель пользовательских интерфейсов. Она описывает принципы, которые лежат в основе проектируемых интерфейсов, что позволяет унифицировать их. В основу семантической модели положены следующие принципы:

• пользовательский интерфейс рассматривается как специализированная интеллектуальная система, которая направлена на получение сообщений от пользователя и вывода ему ответов системы. Другими словами, основной задачей пользовательского интерфейса является перевод сообщения от пользователя, полученного на некотором внешнем языке, на язык понятный системе, а также вывод ответа системы на некотором внешнем языке, понятном пользователю;
• в основе графических интерфейсов лежит
  SCg-код (Semantic Code graphical – который является одним из возможных способов визуального представления текстов SC-кода) ^[4][5]. Основным принципом, положенным в его основу, является то, что все изображенные на экране объекты, в том числе и элементы управления, являются изображением узлов семантической сети. Другими словами каждому изображенному на экране объекту соответствует узел в семантической сети (базе знаний);
• выделение семантики в пользовательских действиях, с последующим анализом, а также их унификация и четкая типология.

Так как пользовательский интерфейс представляет собой интеллектуальную систему, построенную с помощью семантической технологии компонентного проектирования интеллектуальных систем ^[3], то он точно так же как и любая другая система строится с использованием компонентов.

Выделяются следующие типы компонентов:

• трансляторы с текстов различных внешних языков в тексты
  SC-кода;
• трансляторы с текстов SC-кода в тексты различных внешних языков;
• компоненты вывода информационных конструкций пользователю;
• компоненты ввода информационных конструкций;

Каждый компонент пользовательского интерфейса состоит из некоторой базы знаний необходимой для его работы и набора
sc-операций.

В рамках семантической модели графический пользовательский интерфейс ^[5] интеллектуальных систем представляет собой мультимодальный оконный интерфейс. Взаимодействие пользователя с системой осуществляется в рамках главного окна (которое может содержать дочерние окна) с помощью SCg-кода. Пользователь формирует сообщения системе с помощью SCg-кода. Ответы выводятся также с помощью SCg-кода (в виде sc.g-конструкций). Частным видом ответа является sc.g-конструкция, состоящая из одной sc.g-рамки (изображение дочернего окна), содержимое которой представляется на каком-то внешнем языке. Другими словами диалог сводиться к обмену сообщениями (представленными с помощью SCg-кода) между пользователем и системой.

В самом простом случает пользователь будет работать с привычным для него пользовательским интерфейсом, в котором есть окна, есть некоторые команды и т. д. Но в отличие от привычных нам интерфейсов, здесь появляется целый ряд дополнительных возможностей:

• при необходимости система может явно визуализировать связи между различными элементами, представленными на экране. К примеру, она может явно изобразить отношение быть дочерним окном* между двумя окнами;
• в качестве аргументов к командам могут выступать и сами команды. Что позволяет пользователю изучать пользовательский интерфейс прямо во время эксплуатации системы. К примеру, он может узнать сравнить две команды, узнать, зачем нужна та или иная команда и т. д. В современных системах он тоже может найти данную информацию, но для этого ему потребуется искать её в документации. Кроме этого он может попросить систему показать, как пользоваться той или иной командой, так как все они представлены в базе знаний, то системе достаточно легко ответить на такой тип вопросов. К примеру, он может попросить показать как нарисовать треугольник на чертеже, и система, на основании описания команд, покажет ему на экране как это делать. При этом стоит отметить, что ответ вычисляется, а не заранее заготовлен;
• так как все команды описаны в базе знаний и инициируются через неё, то система пользовательский интерфейс может анализировать их и адаптироваться под пользователя (чаще показывать те или иные команды, рекомендовать использование одной команды вместо последовательности из нескольких команд и т. д.).

Описанные выше принципы и приемы позволяют проектировать интеллектуальные пользовательские интерфейсы для интеллектуальных систем, которые легко интегрируются в них и строятся на основе уже имеющихся компонентов. На основе предлагаемой технологии уже проектируются пользовательские интерфейсы некоторых прикладных систем. Что дает возможность говорить о работоспособности предлагаемого подхода. Все результаты, в том числе и исходные коды, представлены на сайте проекта OSTIS ^[2].