Тренажерно-обучающий комплекс для обучения процессам технической диагностики в многопроцессорных вычислительных системах

Тренажерно-обучающий комплекс для обучения процессам технической диагностики в многопроцессорных вычислительных системах

Чжо Зо Е, Лисов.О.И.

(Московский государственный институт электронной техники)

Intellectual-training complex for learning processes of technical diagnostics in multiprocessor systems

Kyaw Zaw Ye, Lisov.O.I.

Данная работа посвящена разработке тренажерно-обучающего комплекса (ТОК) для обучения процессам технической  диагностики в многопроцессорных вычислительных системах. ТОК содержит блок теоретических данных, затрагивающий вопросы, связанные с диагностированием многопроцессорных вычислительных систем (МВС), демонстрационный блок, задания для тестирования обучаемых.

This paper is dedicated to the development of intellectual-training complex to study the processes of technical diagnosis in  multiprocessor systems. The training complex contains a block of theoretical data, the issues involved and contains the model associated with the diagnosis of multiprocessor systems, demonstration block unit to test the trainee’s job.

В настоящее время в системах поддержки процессов обучения (СППО) все более важное место занимает использование компьютерных технологий. Они используются для повышения эффективности и качества учебного процесса. Можно привести такие примеры, как использование e-learning, дистанционного обучения и обучающих интеллектуальных тренажеров. Особенно актуальным это становится для обучения некоторым разделам технической диагностики в МВС. Наилучшим подходом, по нашему мнению, является создание ТОК, предназначенного для повышения квалификации обслуживающего персонала без отрыва от производства и представляющего собой систему интеллектуальной поддержки процессов обучения и переподготовки инженерно-технического персонала в  технологическом процессе производства [1-3].

В данный момент существует широкий спектр средств тестового диагностирования от простейших внешних или встроенных средств до универсальных многофункциональных внешних средств. Существуют различные модели поиска неисправностей. Для систем тестового диагностирования дискретных устройств чаще всего используется модель константной неисправности. Для систем функционального диагностирования дискретных устройств применяется модель логической неисправности. Однако эти модели неисправностей для логических элементов являются малоприемлемыми для таких крупных объектов как ЭВМ или вычислительная система. Особый интерес в данной работе представляют вопросы диагностики многопроцессорных вычислительных систем, которые реализуют одну из трех ситуаций: 1) репликацию задач, 2) выполнение сложных задач, требующих распределенных вычислений, 3) выполнение нескольких взаимодействующих задач [1-2].

Задача диагностики неисправностей относится к задачам распознавания образов, но также может рассматриваться как задача построения рассуждений. Характерно то, что данная задача трудно разрешима, особенно для больших, в том числе кластерных вычислительных систем, количество компьютеров в которых может достигать нескольких тысяч.  Причиной этого является сложность формализации информации о неисправностях МВС, так как для этого требуется найти способы описания таких трудно  формализуемых сведений, как интенсивность задач, особенности работы машин в процессе решения задач до и во время возникновения неисправности и т.д. Следует также эффективно обрабатывать данную информацию. Теоретическую и методологическую базу исследования составили  логическая модель в виде «И-ИЛИ» графа, элементы общей теории систем, методы интеллектуальных технологий, методы и алгоритмы технической диагностики [4].

В качестве предметной области нашего исследования является разработка алгоритмов, моделей и программных блоков ТОК, а также модель области знаний, рассматривающей методы диагностики МВС, представленная в виде «И-ИЛИ» графов. Модель области знаний, необходимая для функционирования контента ТОК, обеспечивает: учет степени компетентности по обеспечивающим дисциплинам; автоматизация генерации заданий; автоматический «решатель» задач; использование трех технологий обучения (индуктивной, дедуктивной и абдуктивной), развитие и корректировку структуры и контента ТОК в процессе эксплуатации [1-2].

Рис. 1. Схема структуры ТОК

Разработанный ТОК состоит из нескольких функциональных блоков, взаимодействующих между собой. Блок, содержащий теоретические сведения, подключается в начале работы тренажера с целью ознакомления с теоретической базой предметной области. Диагностирование представляет собой процесс определения технического состояния объекта с определенной точностью. Различают следующие задачи диагностирования: проверка исправности, проверка работоспособности, проверка правильности функционирования, поиск дефектов, нарушающих исправность, работоспособность, правильность функционирования.

Для автоматической генерации тренировочных и тестовых заданий ТОК содержит генератор заданий. Генератор заданий работает по квазислучайному принципу. Несмотря на то, что схемы генерируются случайным образом, они состоят из ограниченного количества заранее определенных вентилей. Кроме того, генерируемая схема должна быть ограниченного размера, чтобы обучаемый мог решить предлагаемую задачу за разумный промежуток времени. Недостаток автоматической генерации, заключающийся в сложности проверки таких заданий, устраняется наличием  автоматического решателя.

Автоматический "решатель" построен на основе тех алгоритмов, по которым задачи решается обучаемым. Его функционирование возможно в двух режимах: обычном и пошаговом. Обычный режим используется в тех случаях, когда необходимо получить и проконтролировать конечный результат. Пошаговый режим включается для контроля процесса решения задачи. Автоматический "решатель" может использоваться для решения задач технической диагностики, в том числе, и в промышленных целях.

Подготовка сотрудников может отличаться достаточно сильно. Использование ТОК призвано приблизить процесс обучения к индивидуальному подходу к каждому сотруднику, поэтому ТОК содержит в своем составе блок настройки на уровень компетентности  обучаемого.

Предложенная структура ТОК дает возможность осваивать методы технической диагностики как в сфере разработки и использования МВС, так и при подготовке специалистов в вузовской и профессиональной областях.

Список литературы

1.      Чжо Чжо Кхаин. Создание автоматизированной обучающей системы для изучения методов технической диагностики// "Инновации в условиях развития информационно-коммуникационных технологий". Материалы научно-практической конференции ИНФО-2007: Тез. докл. Сочи, 2007. -С. 283 - 286.

2.      Чжо Чжо Кхаин, Ашарина И.В. Автоматизированная обучающая система диагностирования электронных схем// "Актуальные проблемы информатизации. Развитие информационной инфраструктуры, технологий систем". Всероссийская межвузовская научно-техническая конференция: Тез. докл. М.: МИЭТ, 2007. -С. 175.

3.      Лисов О.И., Лисовец Ю.П., Бавин Эй. Тренажерно-обучающий комплекс(ТОК) по теории вероятностей и математической статистики в среде MATLAB// “ Труды международной конференции «Информационные технологии в науке, образовании, телекоммуникации, и бизнесе»”. 2008: XXXV международная конференция.

4.      Чжо Зо Е «Тренажерно-обучающий комплекс по диагностике параллельных вычислительных систем» // XIV Международная телекоммуникацинная конференция студентов и молодых ученых «МОЛОДЕЖЬ И НАУКА» Тезисы докладов часть 3 М.: НИЯУ МИФИ, 2010. – 270 с.