Создание экспертной системы для оценки степени предрасположенности к профессиям разных типов
КУРСОВАЯ РАБОТА
по дисциплине «Интеллектуальные информационные
системы»
ТЕМА: «СОЗДАНИЕ ЭКСПЕРТНОЙ СИСТЕМЫ ДЛЯ ОЦЕНКИ СТЕПЕНИ
ПРЕДРАСПОЛОЖЕННОСТИ К ПРОФЕССИЯМ РАЗНЫХ ТИПОВ»
Введение
Необходимость профориентационной деятельности
как никогда актуальна в сложившихся экономических условиях. Высокая стоимость
внебюджетного обучения заставляет задуматься о целесообразности ресурсовложений
в то или иное образование. Выбор специальности, которой человек собирается
посвятить свою жизнь, должен проводиться грамотно и осознано.
При выборе будущей профессии необходимо
разобраться в своих способностях, предпочтениях и интересах, собрать как можно
больше информации о различных специальностях и требованиях, предъявляемых к их
представителям. После сбора необходимых данных можно будет провести оценку
соответствия качеств человека выбранной профессии.
Но зачастую самостоятельно справиться с этой
задачей человек не может. В этом случае необходимо прибегать к помощи
психологов. Но консультации специалистов по профориентации не всегда доступны.
Данную проблему можно решить при использовании экспертных систем.
Экспертная система - это интеллектуальная
компьютерная программа, в которой используются знания и процедуры логического
вывода для решения достаточно трудных задач и требующая для своего решения
значительного объема экспертных знаний человека. Данные системы позволяют
получать решения задач с нечеткой постановкой благодаря обращению к специальным
базам знаний, в которых содержатся сведения той области, к которой принадлежит
решаемая задача. Базы знаний составляются на основе знаний специалистов. Таким
образом, при работе с экспертными системами необходимость обращения к экспертам
возникает лишь в том случае, когда нужно модифицировать базу знаний, а в
обычных условиях человек может получить ответ на интересующий его вопрос, не
прибегая к помощи специалиста.
В данной курсовой работе был рассмотрен пример
создания и использования экспертной системы для оценки уровня
предрасположенности человека к определенному типу профессии.
Постановка задачи
Предметная область
Современная экономическая и политическая
обстановка заставляет предъявлять все более высокие требования к индивидуальным
психофизиологическим особенностям человека. Рыночные отношения кардинально
меняют характер и цели труда: возрастает его интенсивность, усиливается
напряженность, требуется высокий профессионализм, выносливость и
ответственность.
В связи с этим огромное внимание необходимо
уделять проведению целенаправленной профориентационной работы среди молодежи и
школьников, которая должна опираться на глубокое знание всей системы основных
факторов, определяющих формирование профессиональных намерений личности и пути
ее реализации.
Профориентация (от лат. «professio» - «род
занятий» и фр. «orientation» - «установка») - это научно обоснованная система
социально-экономических, психолого-педагогических, медико-биологических и
производственно-технических мер по оказанию человеку личностно-ориентированной
помощи в выявлении и развитии способностей и склонностей, профессиональных и
познавательных интересов в выборе профессии, а также формирование потребности и
готовности к труду в условиях рынка, многоукладности форм собственности и
предпринимательства.
Одной из задач профориентационной работы
является получение непротиворечивых данных о предпочтениях, склонностях и
возможностях людей для разделения их по профилям обучения.
Существует множество видов профориентации. Так,
существуют американские, европейские, российские методики профессиональной
ориентации, различие которых заключается в тех акцентах, которые делаются на
области и цели исследования человеческих возможностей. Наиболее распространена
в России методика профориентирования академика Климова Е.А. В ней профессии
дифференцированы на пять сфер деятельности человека: человек-человек,
человек-знаковая система, человек-природа, человек-техника и
человек-художественный образ.
В данной курсовой работе была создана экспертная
система, в основу которой были положены знания о качествах работника,
характерных для определенной схемы профессиональной деятельности. В результате
работы созданной программы пользователь, ответив на вопросы приложения, должен
получить данные о степени своей предрасположенности ко всем пяти направлениям
профессиональной деятельности.
Схемы профессиональной деятельности
Леонтьев А.Н. разделил все профессии по предмету
труда на следующие виды:
биономические (предмет труда - природа);
техномические (предмет труда - техника);
сигномические (предмет труда - знаки);
артономические (предмет труда - художественные
образы);
социономические (предмет труда - взаимодействие
людей).
Соответственно, Климов Е.А. определил пять схем
профессиональной деятельности:
"Человек - Природа";
"Человек - Техника";
"Человек - Знаковая система";
"Человек - Художественный образ";
"Человек - Человек".
Предметом труда для представителей большинства
профессий типа "Человек - Природа" являются:
животные, условия их роста, жизни;
растения, условия их произрастания.
Специалистам в этой области приходится выполнять
следующие виды деятельности:
изучать, исследовать, анализировать состояние,
условия жизни растений или животных (агроном, микробиолог, зоотехник,
гидробиолог, агрохимик, фитопатолог);
выращивать растения, ухаживать за животными
(лесовод, полевод, цветовод, овощевод, птицевод, животновод, садовод,
пчеловод);
проводить профилактику заболеваний растений и
животных (ветеринар, врач карантинной службы).
Психологические требования профессий типа
"Человек-Природа":
развитое воображение, наглядно-образное
мышление, хорошая зрительная память, наблюдательность, способность предвидеть и
оценивать изменчивые природные факторы;
поскольку результаты деятельности выявляются по
прошествии довольно длительного времени, специалист должен обладать терпением,
настойчивостью, должен быть готовым работать вне коллективов, иногда в трудных
погодных условиях.
Предметом труда для представителей большинства
профессий типа "Человек-Техника" являются:
технические объекты (машины, механизмы);
материалы, виды энергии.
Специалистам в этой области приходится выполнять
следующие виды деятельности:
создание, монтаж, сборка технических устройств
(специалисты проектируют, конструируют технические системы, устройства,
разрабатывают процессы их изготовления, из отдельных узлов, деталей собирают машины,
механизмы, приборы, регулируют и налаживают их);
эксплуатация технических устройств (специалисты
работают на станках, управляют транспортом, автоматическими системами);
ремонт технических устройств (специалисты
выявляют, распознают неисправности технических систем, приборов, механизмов,
ремонтируют, регулируют, налаживают их).
Психологические требования профессий
"Человек-Техника":
хорошая координация движений;
точное зрительное, слуховое, вибрационное и
кинестетическое восприятие;
развитое техническое и творческое мышление и
воображение;
умение переключать и концентрировать внимание;
наблюдательность.
Предметом труда для представителей большинства
профессий типа "Человек-Знаковая система" являются:
тексты на родном или иностранном языках (редактор,
корректор, машинистка, делопроизводитель, телеграфист, наборщик);
цифры, формулы, таблицы (программист, оператор
ЗВМ, экономист, бухгалтер, статистик);
чертежи, схемы, карты (конструктор,
инженер-технолог, чертежник, копировальщик, штурман, геодезист);
звуковые сигналы (радист, стенографист,
телефонист, звукооператор).
Психологические требования профессий
"Человек-Знаковая система":
хорошая оперативная и механическая память;
способность к длительной концентрации внимания
на отвлеченном (знаковом) материале;
хорошее распределение и переключение внимания;
точность восприятия, умение видеть то, что стоит
за условными знаками;
усидчивость, терпение;
логическое мышление.
Предметом труда для представителей большинства
профессий типа "Человек-Художественный образ" является:
художественный образ, способы его построения.
Специалистам в этой области приходится выполнять
следующие виды деятельности:
создание, проектирование художественных
произведений (писатель, художник, композитор, модельер, архитектор, скульптор,
журналист, хореограф);
воспроизведение, изготовление различных изделий
по образцу (ювелир, реставратор, гравер, музыкант, актер,
столяр-краснодеревщик);
Психологические требования профессий
"Человек-Художественный образ":
художественные способности;
развитое зрительное восприятие;
наблюдательность, зрительная память;
наглядно-образное мышление;
творческое воображение;
знание психологических законов эмоционального
воздействия на людей.
Предметом труда для представителей большинства
профессий типа "Человек-Человек" являются: люди.
Специалистам в этой области приходится выполнять
следующие виды деятельности:
воспитание, обучение людей (воспитатель,
учитель, спортивный тренер);
медицинское обслуживание (врач, фельдшер,
медсестра, няня);
бытовое обслуживание (продавец, парикмахер,
официант, вахтер);
информационное обслуживание (библиотекарь, экскурсовод,
лектор);
защита общества и государства (юрист,
милиционер, инспектор, военнослужащий).
Психологические требования профессий
"человек-человек":
стремление к общению, умение легко вступать в
контакт с незнакомыми людьми;
устойчивое хорошее самочувствие при работе с
людьми;
доброжелательность, отзывчивость;
выдержка;
умение сдерживать эмоции;
способность анализировать поведение окружающих и
свое собственное, понимать намерения и настроение других людей, способность
разбираться во взаимоотношениях людей, умение улаживать разногласия между ними,
организовывать их взаимодействие;
способность мысленно ставить себя на место
другого человека, умение слушать, учитывать мнение другого человека;
способность владеть речью, мимикой, жестами;
умение убеждать людей;
аккуратность, пунктуальность, собранность;
знание психологии людей.
Решение поставленной задачи
Входная и выходная информация
В качестве входной информации для исследования
были выбраны следующие показатели:- наличие стремления к общению, умения легко
вступать в контакт с незнакомыми людьми;- наличие интереса к работе с
техникой;- интерес к художественной культуре;- желание ухаживать за растениями
или животными;- интерес к выполнению расчетов и чертежей;- интерес к проведению
наблюдений за животными или растениями;- устойчивое хорошее самочувствие при
работе с людьми;- внимательность и хорошая память;- умение создавать вещи
своими руками;- наличие способностей в области искусства;- интерес к животным
или растениям;- интерес к занятиям художественной самодеятельности;- интерес к
устройству различных механизмов;- наличие развитого логического мышления;-
способность разбираться во взаимоотношениях людей, умение улаживать разногласия
между ними, организовывать их взаимодействие;- способность к работе с
техникой;- наличие заметных творческих способностей;- способность к работе с
животными или растениями;- умение четко и ясно выражать мысли в письменной
форме;- выдержка, умение сдерживать эмоции;- интерес к выполнению лабораторных
работ;- наличие развитого восприятия и усвоения знаков;- доброжелательность,
отзывчивость;- устойчивое хорошее самочувствие при выполнении художественной
работы;- интерес к защите окружающей среды;- желание самостоятельно разбираться
в устройстве различных машин;- умение убеждать людей;- интерес к изучению
биологии;- наличие способности разбираться с информацией в знаковой форме.-
наличие творческого воображения.
В качестве выходных факторов были выбраны
следующие:- степень предрасположенности к профессиям типа «Человек-Человек»-
степень предрасположенности к профессиям типа «Человек-Художественный образ»-
степень предрасположенности к профессиям типа «Человек-Знаковая система»-
степень предрасположенности к профессиям типа «Человек-Техника»- степень
предрасположенности к профессиям типа «Человек-Природа»
Для упрощения работы пользователя с приложением
были составлены простые и понятные утверждения, с которыми человек должен
согласиться или опровергнуть их. Полученные от пользователя ответы
использовались для оценки вышеперечисленных параметров:
Я легко знакомлюсь с новыми людьми.
Я охотно и подолгу могу что-нибудь мастерить,
чинить.
Я люблю ходить в музеи, театры, на
художественные выставки.
Я охотно слежу и ухаживаю за растениями и
животными.
Я охотно и подолгу могу что-нибудь подсчитывать,
решать задачи, чертить.
Я охотно наблюдаю за животными и растениями.
Я люблю проводить время с людьми, когда их нужно
занять или помочь.
Обычно я делаю мало ошибок в письменных работах.
То, что я делаю своими руками, обычно вызывает
интерес у других людей.
Окружающие считают, что у меня есть способности
в области искусства
Я охотно читаю о растительном и животном мире.
Я активно участвую в художественной
самодеятельности.
Я охотно читаю об устройствах механизмов, машин,
приборов.
Я охотно разгадываю кроссворды, головоломки,
ребусы, трудные задачи.
Я легко улаживаю разногласия между друзьями и
знакомыми.
Окружающие считают, что у меня есть способности
к работе с техникой.
Результаты моего творчества одобряют даже
незнакомые люди.
Окружающие считают, что у меня есть способности
к работе с растениями или животными.
Обычно мне удается подробно и ясно излагать
мысли в письменной форме.
Я почти никогда не ссорюсь с людьми.
Мне нравится выполнять лабораторные работы по
физике или химии.
Я без особого труда усваиваю ранее незнакомые
или иностранные слова.
Мне приятно доставить удовольствие другому, даже
незнакомому, человеку.
Я подолгу могу заниматься любимой художественной
работой.
Я с большим интересом читаю об охране природной
среды, леса, животных.
Я люблю сам(-а) разбираться в устройстве
механизмов, машин, приборов.
Обычно мне легко удается убедить людей в
чём-либо.
Мне нравится изучать ботанику и зоологию.
Я без особых усилий и охотно разбираюсь в
схемах, графиках, чертежах, таблицах.
Я пробую свои силы в живописи, музыке, поэзии.
Разработка приложения
В качестве среды разработки приложения была
выбран пакет прикладных программ MATLAB 6.5. В частности, для проектирования
системы нечеткой логики - пакет расширения MATLAB Fuzzy Logic Toolbox, а для создания
приложения с графическим интерфейсом пользователя - среда GUIDE.
Для лингвистической оценки входных и выходных
переменных используются следующие терм-множества (рис. 1):
Для входных: {наличие качества (yes), отсутствие
качества (no)}.
Для выходных: {нет предрасположенности (no) -
0-10 % необходимых качеств, низкий уровень предрасположенности (low) - 10-25 %
необходимых качеств, уровень предрасположенности ниже среднего (BelowAverage) -
25-40 % необходимых качеств, средний уровень предрасположенности (Average) -
40-60 % необходимых качеств, уровень предрасположенности выше среднего
(AboveAverage) - 60-75 % необходимых качеств, высокий уровень
предрасположенности (High) - 75-90 % необходимых качеств, очень высокий уровень
предрасположенности (VeryHigh) - 90-100 % необходимых качеств}.
Рис. 1 - Окно редактора функций принадлежности
Зависимость между входными и выходными
параметрами представлена на рис. 2.
После определения входных и выходных параметров,
а также заданий функций принадлежности для них, был сформулирован необходимый
набор правил для обозначения соответствия между каждой функцией принадлежности
входных параметров и значения выходной переменной (рис. 3).
Рис. 3 - Окно редактора правил
Сформулированные правила имеют вид: «Если x1=1 и
x2=1, то y1=BelowAverage». При их конструировании использовалась только
операция «AND», потому что работник должен соответствовать всем предъявляемым к
профессии требованиям, то есть в использовании операции «OR» для данной
предметной области нет необходимости.
Тестирование адекватности составленных правил
проводилось с помощью окна просмотра правил (рис. 4).
Рис. 4 - Окно просмотра правил
Зависимость между отдельными переменными можно
увидеть на графике (рис. 5 и 6).
Рис. 5 - График одномерной зависимости
Рис. 6 - График трёхмерной зависимости
После тестирования разработанной системы был
спроектирован графический интерфейс пользователя (рис. 7).
Рис. 7 - Вид окна приложения при начальной
загрузке
Пользователю предлагается отметить высказывания,
с которыми он согласен, после чего нажать кнопку «Получить результат» для
обработки его ответов системой (рис.8). Результат выдаётся в двух видах:
График, на котором отображаются в сравнении
уровни предрасположенности к определенной схеме профессиональной деятельности;
Пояснения в текстовой форме (рис. 9).
Рис. 8 - Результат работы программы
Рис. 9 - Результат работы программы. Пояснения в
текстовом виде
Заключение
программа профориентация редактор
Экспертные системы - один из немногих видов
систем искусственного интеллекта, которые получили широкое распространение, и
нашли практическое применение. В настоящее время уже существуют экспертные
системы по военному делу, геологии, информатике, космической технике,
математике, медицине, метеорологии, управлению, юриспруденции, и продолжается
их дальнейшее изучение для решения задач в этих и других областях. Развитие
этого направления является перспективным, потому что хорошая экспертная система
в решении какой-либо проблемы может заменить специалиста.
Одной из областей, в которых решение многих
задач связано с привлечением экспертов, является психология, в частности,
психология профессиональной деятельности. Среди основных задач профессиональной
диагностики можно назвать установление соответствия человека требованиям
профессии и соответствия профессии запросам человека, необходимое для
осуществления профессиональной ориентации личности.
В данной курсовой работе был рассмотрен пример
применения теории экспертных систем в профориентировании и создана экспертная
система для определения степени предрасположенности человека к определенной
схеме профессиональной деятельности.
Список использованной литературы
1. <http://www.proforientator.ru/>
2. <http://www.profcareer.ru/>
. <http://exponenta.ru/>
. <http://www.nstu.ru/>
. <http://www.teletesting.ru/>
. <http://b-t.com.ua/>
. <http://www.proforient.ru/>
. <http://bookw.narod.ru/>
. <http://www.sl-matlab.ru/>
. <http://ai.obrazec.ru/>
. <http://ru.wikipedia.org/>
Приложение
Часть исполняемого кода приложения (обработка
нажатия кнопки «Получить результат» и одной из кнопок для получения подробной
информации).pushbutton1_Callback(hObject, eventdata, handles)
%Человек-человек=int2str(get(handles.checkbox1,'value'))=int2str(get(handles.checkbox7,'value'))=int2str(get(handles.checkbox15,'value'))=int2str(get(handles.checkbox20,'value'))=int2str(get(handles.checkbox23,'value'))=int2str(get(handles.checkbox27,'value'))=sprintf('i1=[%s
%s %s %s %s %s ];',ch1,ch2,ch3,ch4,ch5,ch6)(s1)=readfis('rules2.fis');=evalfis(i1,r);.dat1=result1;(gcbo,handles);
%Человек-художественный
образ=int2str(get(handles.checkbox3,'value'))=int2str(get(handles.checkbox10,'value'))=int2str(get(handles.checkbox12,'value'))=int2str(get(handles.checkbox17,'value'))=int2str(get(handles.checkbox24,'value'))=int2str(get(handles.checkbox30,'value'))=sprintf('i2=[%s
%s %s %s %s %s
];',h1,h2,h3,h4,h5,h6)(s2)=evalfis(i2,r);.dat2=result2;(gcbo,handles);
%Человек-знаковая
система=int2str(get(handles.checkbox5,'value'))=int2str(get(handles.checkbox8,'value'))=int2str(get(handles.checkbox14,'value'))=int2str(get(handles.checkbox19,'value'))=int2str(get(handles.checkbox22,'value'))=int2str(get(handles.checkbox29,'value'))=sprintf('i3=[%s
%s %s %s %s %s ];',z1,z2,z3,z4,z5,z6)(s3)=evalfis(i3,r);.dat3=result3;(gcbo,handles);
%Человек-техника=int2str(get(handles.checkbox2,'value'))=int2str(get(handles.checkbox9,'value'))=int2str(get(handles.checkbox13,'value'))=int2str(get(handles.checkbox16,'value'))=int2str(get(handles.checkbox21,'value'))=int2str(get(handles.checkbox26,'value'))=sprintf('i4=[%s
%s %s %s %s %s
];',t1,t2,t3,t4,t5,t6)(s4)=evalfis(i4,r);.dat4=result4;(gcbo,handles);
%Человек-природа=int2str(get(handles.checkbox4,'value'))=int2str(get(handles.checkbox6,'value'))=int2str(get(handles.checkbox11,'value'))=int2str(get(handles.checkbox18,'value'))=int2str(get(handles.checkbox25,'value'))=int2str(get(handles.checkbox28,'value'))=sprintf('i5=[%s
%s %s %s %s %s
];',p1,p2,p3,p4,p5,p6)(s5)=evalfis(i5,r);.dat5=result5;(gcbo,handles);=[1 2 3 4
5]=[result1 result2 result3 result4
result5](xx,yy,'m')on;(handles.text19,'visible','on')(handles.pushbutton2,'visible','on')(handles.pushbutton3,'visible','on')(handles.pushbutton4,'visible','on')(handles.pushbutton5,'visible','on')(handles.pushbutton6,'visible','on')
%О профессиях
"Человек-человек"pushbutton2_Callback(hObject, eventdata,
handles)(handles.dat1<0.1)('ch0.txt')
(handles.dat1>=0.1)&(handles.dat1<0.25)('ch1.txt')
(handles.dat1>=0.25)&(handles.dat1<0.4)('ch2.txt') (handles.dat1>=0.4)&(handles.dat1<0.6)('ch3.txt')
(handles.dat1>=0.6)&(handles.dat1<0.75)('ch4.txt')
(handles.dat1>=0.75)&(handles.dat1<0.9)('ch5.txt')
(handles.dat1>=0.9)&(handles.dat1<=1)('ch6.txt')