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»

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);

размножение художественных произведений в массовом производстве (мастер по росписи фарфора, шлифовщик по камню и хрусталю, маляр, печатник).

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:

x1 — наличие стремления к общению, умения легко вступать в контакт с незнакомыми людьми;

x2 — наличие интереса к работе с техникой;

x3 — интерес к художественной культуре;

x4 — желание ухаживать за растениями или животными;

x5 — интерес к выполнению расчетов и чертежей;

x6 — интерес к проведению наблюдений за животными или растениями;

x7 — устойчивое хорошее самочувствие при работе с людьми;

x8 — внимательность и хорошая память;

x9 — умение создавать вещи своими руками;

x10 — наличие способностей в области искусства;

x11 — интерес к животным или растениям;

x12 — интерес к занятиям художественной самодеятельности;

x13 — интерес к устройству различных механизмов;

x14 — наличие развитого логического мышления;

x15 — способность разбираться во взаимоотношениях людей, умение улаживать разногласия между ними, организовывать их взаимодействие;

x16 — способность к работе с техникой;

x17 — наличие заметных творческих способностей;

x18 — способность к работе с животными или растениями;

x19 — умение четко и ясно выражать мысли в письменной форме;

x20 — выдержка, умение сдерживать эмоции;

x21 — интерес к выполнению лабораторных работ;

x22 — наличие развитого восприятия и усвоения знаков;

x23 — доброжелательность, отзывчивость;

x24 — устойчивое хорошее самочувствие при выполнении художественной работы;

x25 — интерес к защите окружающей среды;

x26 — желание самостоятельно разбираться в устройстве различных машин;

x27 — умение убеждать людей;

x28 — интерес к изучению биологии;

x29 — наличие способности разбираться с информацией в знаковой форме.

x30- наличие творческого воображения.

В качестве выходных факторов были выбраны следующие:

y1 — степень предрасположенности к профессиям типа «Человек-Человек»

y2 — степень предрасположенности к профессиям типа «Человек-Художественный образ»

y3 — степень предрасположенности к профессиям типа «Человек-Знаковая система»

y4 — степень предрасположенности к профессиям типа «Человек-Техника»

y5 — 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.

Рис. 2 — Окно FIS Editor

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.

1. http://www.proforientator.ru/

2. http://www.profcareer.ru/

3. http://exponenta.ru/

4. http://www.nstu.ru/

5. http://www.teletesting.ru/

6. http://b-t.com.ua/

7. http://www.proforient.ru/

8. http://bookw.narod.ru/

9. http://www.sl-matlab.ru/

10. http://ai.obrazec.ru/

11. http://ru.wikipedia.org/

Приложение

Часть исполняемого кода приложения (обработка нажатия кнопки «Получить результат» и одной из кнопок для получения подробной информации).

function pushbutton1_Callback (hObject, eventdata, handles)

%Человек-человек

ch1=int2str (get (handles.checkbox1,'value'))

ch2=int2str (get (handles.checkbox7,'value'))

ch3=int2str (get (handles.checkbox15,'value'))

ch4=int2str (get (handles.checkbox20,'value'))

ch5=int2str (get (handles.checkbox23,'value'))

ch6=int2str (get (handles.checkbox27,'value'))

s1=sprintf ('i1=[%s %s %s %s %s %s ]; ', ch1, ch2,ch3,ch4,ch5,ch6)

eval (s1)

r=readfis ('rules2.fis');

result1=evalfis (i1,r);

handles.dat1=result1;

guidata (gcbo, handles);

%Человек-художественный образ

h1=int2str (get (handles.checkbox3,'value'))

h2=int2str (get (handles.checkbox10,'value'))

h3=int2str (get (handles.checkbox12,'value'))

h4=int2str (get (handles.checkbox17,'value'))

h5=int2str (get (handles.checkbox24,'value'))

h6=int2str (get (handles.checkbox30,'value'))

s2=sprintf ('i2=[%s %s %s %s %s %s ]; ', h1, h2,h3,h4,h5,h6)

eval (s2)

result2=evalfis (i2,r);

handles.dat2=result2;

guidata (gcbo, handles);

%Человек-знаковая система

z1=int2str (get (handles.checkbox5,'value'))

z2=int2str (get (handles.checkbox8,'value'))

z3=int2str (get (handles.checkbox14,'value'))

z4=int2str (get (handles.checkbox19,'value'))

z5=int2str (get (handles.checkbox22,'value'))

z6=int2str (get (handles.checkbox29,'value'))

s3=sprintf ('i3=[%s %s %s %s %s %s ]; ', z1, z2,z3,z4,z5,z6)

eval (s3)

result3=evalfis (i3,r);

handles.dat3=result3;

guidata (gcbo, handles);

%Человек-техника

t1=int2str (get (handles.checkbox2,'value'))

t2=int2str (get (handles.checkbox9,'value'))

t3=int2str (get (handles.checkbox13,'value'))

t4=int2str (get (handles.checkbox16,'value'))

t5=int2str (get (handles.checkbox21,'value'))

t6=int2str (get (handles.checkbox26,'value'))

s4=sprintf ('i4=[%s %s %s %s %s %s ]; ', t1, t2,t3,t4,t5,t6)

eval (s4)

result4=evalfis (i4,r);

handles.dat4=result4;

guidata (gcbo, handles);

%Человек-природа

p1=int2str (get (handles.checkbox4,'value'))

p2=int2str (get (handles.checkbox6,'value'))

p3=int2str (get (handles.checkbox11,'value'))

p4=int2str (get (handles.checkbox18,'value'))

p5=int2str (get (handles.checkbox25,'value'))

p6=int2str (get (handles.checkbox28,'value'))

s5=sprintf ('i5=[%s %s %s %s %s %s ]; ', p1, p2,p3,p4,p5,p6)

eval (s5)

result5=evalfis (i5,r);

handles.dat5=result5;

guidata (gcbo, handles);

xx=[1 2 3 4 5]

yy=[result1 result2 result3 result4 result5]

bar (xx, yy,'m')

hold on;

set (handles.text19,'visible','on')

set (handles.pushbutton2,'visible','on')

set (handles.pushbutton3,'visible','on')

set (handles.pushbutton4,'visible','on')

set (handles.pushbutton5,'visible','on')

set (handles.pushbutton6,'visible','on')

%О профессиях «Человек-человек»

function pushbutton2_Callback (hObject, eventdata, handles)

if (handles.dat1<0.1)

open ('ch0.txt')

end

if (handles.dat1>=0.1)&(handles.dat1<0.25)

open ('ch1.txt')

end

if (handles.dat1>=0.25)&(handles.dat1<0.4)

open ('ch2.txt')

end

if (handles.dat1>=0.4)&(handles.dat1<0.6)

open ('ch3.txt')

end

if (handles.dat1>=0.6)&(handles.dat1<0.75)

open ('ch4.txt')

end

if (handles.dat1>=0.75)&(handles.dat1<0.9)

open ('ch5.txt')

end

if (handles.dat1>=0.9)&(handles.dat1<=1)

open ('ch6.txt')

end