А. Власов

www.новости рынка нейрокомпьютеров.ru

Наряду с печатными изданиями, вс╦ большее распространение находит построение информационно-обучающих систем (ИОС) на базе интернет-технологий. В настоящее время поставлена задача научиться правильно, оптимально и эффективно использовать возможности информационных WEB-технологий в научных исследованиях и образовательном процессе [1-5].

К началу третьего тысячелетия человечеством накоплен огромный опыт в области теории и практики применения нейрокомпьютерных систем. Разработаны различные математические модели, программно-алгоритмические и схемотехнические решения для различных задач. При этом наблюдается явная нехватка литературы и других информационных источников по нейросетевой тематике на русском языке, а учебники для ВУЗов практически отсутствуют. Сейчас положение меняется, начат выпуск многотомной серии "Нейрокомпьютеры и их применение" под редакцией А.И. Галушкина, вышли книги и учебники по нейрокомпьютерам и нейроинформатике в издательствах "Нолидж", "Информационные технологии" и других.

В последнее время широкое распространение получило создание электронных информационных систем, электронных учебников и систем дистанционного образования (СДО), примером которого является нейропортал "Новости с Российского рынка нейрокомпьютеров".

Несколько строк об истории проекта. За несколько лет из небольшого набора отдельных страниц наш проект разросся до нейропортала. Вс╦ начиналось в 1995 году, когда пришлось заниматься "автоматизацией" в одной "смешной конторе" (в ней "работало" тысяч пять человек). От нечего делать я решил использовать интернет/интранет-технологии для построения системы автоматизированного управления проектированием и производством. Шло время, изменялись технологические возможности, программные системы и наше отношение к ним. В то время, кроме основных задач по автоматизации, пришлось заниматься вопросами обработки сигналов для реализации систем активного управления волновыми полями (акустика, вибрации, электромагнитные поля и т.п.). Не буду долго останавливаться на описании принципов работы этих систем, скажу только, что обеспечить возможность работы пространственной системы активного управления волновым полем возможно только при распараллеливании вычислений (даже при использовании современных DSP), то есть необходимо использовать нейровычислительные методы и соответственно средства.

Столкнувшись с необходимостью использования нейросистем, мы начали искать информацию о них, и каково было наше разочарование, когда в интернете среди тысячи англоязычных ресурсов по нейроинформатике мы не нашли практически ни одной страницы об использовании нейросетевых технологий в России (единственным было упоминание о разработке нейрочипов НЦ "Нейрокомпьютер" на сайте Миннауки). С посещения А.И. Галушкина (НЦ "Нейрокомпьютер") и началось наше первое знакомство с данными технологиями. Со временем, в процессе работы над проектом создания нейроадаптивной системы активного гашения шума, у нас накопился достаточно обширный материал по использованию нейросетей, и мы решили создать в нашей интранет-сети WEB-сервер и разместить на н╦м имеющуюся информацию.

С началом активной "перестройки" нашей промышленности многие научно-исследовательские проекты канули в лету, в том числе и наш. Однако было жалко, что собираемая годами информация лежит м╦ртвым грузом, и мы решили представить е╦ на суд общественности, опубликовав в сети интернет те скромные наработки в области использования нейросетевых алгоритмов, которыми обладали. К нашему глубокому удивлению, к размещ╦нным материалам был проявлен достаточно большой интерес, и мы стали по возможности развивать информационное наполнение, сотрудничая со многими специалистами в области нейроинформационных систем. Информационное содержание нашего сервера постоянно пополнялось, появлялись и другие сайты по нейросетевой тематике (сейчас в ТОП100 их уже около пятидесяти, а в сети и того больше). Вс╦ это способствовало развитию наших пристрастий к использованию нейросетевых технологий. С течением времени, сотрудничая с ведущими уч╦ными в области нейроинформационных технологий, нам удалось собрать некий минимально необходимый набор материалов по нейроинформатике, которые составляют настольную "книгу" любого разработчика нейросистем. Особо хочется отметить помощь А.И. Галушкина (НЦ "Нейрокомпьютеров"), Ц.Г. Литовченко, А.Н. Горбаня (Красноярск), чьи книги без сомнения составляют золотой фонд нашей виртуальной библиотеки, а также надо сказать огромное спасибо всем коллегам из группы НЕЙРОКОМП, которые всеми возможными силами развивают применение нейроинформационных технологий.

С самого начала нашего WEB-строительства мы руководствовались правилом, что любые материалы будут размещаться на нашем портале только с согласия авторов (или редакций журналов) и при тесном взаимодействии с ними. Вс╦ это позволило предоставить читателям много полезной информации, и мы надеемся, что поможет им в научных разработках и исследованиях.

На сегодня в реализации проекта участвуют более 10 человек из различных уголков нашей страны. Каждый из них, на сво╦м сервере или на нашем, вед╦т конкретное информационное направление проекта, доступ к которому осуществляется из центрального меню. Использование распредел╦нной архитектуры данной информационной системы и зеркальных серверов позволило над╦жно и оперативно обеспечить доступ к нашей информации. Заканчивая исторический обзор, хотелось бы сказать огромное спасибо всем активистам рунета, подвижникам нейроинформационных технологий, которые не пожалели своего времени для создания разделов нейропортала: Олегу Курцеву (ведущему раздела глоссарий нейротерминов, КПИ, Украина), Александру Кузнецову (ведущему раздела "Виртуальный музей нейрокомпьютеров", МГТУ), Владимиру Яковлеву (его сайт "Не наукой единой", без сомнения является одним из самых посещаемых), Илье Иванову, Сергею Тимонину, всем, кто способствовал его развитию и присылал свои работы для публикации.

Проект НРН не коммерческий и всегда открыт для взаимовыгодного сотрудничества. Если вы используете нейросетевые алгоритмы в своей работе, то напишите о Ваших успехах или неудачах (это тоже очень интересно), если у Вас есть собственная страница в интернете, то пришлите нам е╦ адрес, и мы с огромным удовольствием включим е╦ в наши информационные ресурсы, а если вы не знакомы с интернет-технологиями, пришлите нам просто текстовый файл, и мы сделаем вс╦, чтобы Ваша информация стала доступна всем.

Нейропортал ≈ информационная или образовательная система?

При попытке функционально объединить информационную и обучающую системы возникает целый комплекс проблем:

• как построить учебный курс для дистанционного образования;
• как переработать учебный курс для его компьютеризации;
• как и какими средствами осуществлять контроль знаний, оценивать уровень закрепления навыков и умений;
• какие информационные средства применять для решения поставленных задач обучения.

Сложившуюся ситуацию с компьютерными средства обучения кардинально изменяют возможности, открывшиеся перед учебными заведениями и научными центрами при использовании телекоммуникационных сетей. Поистине неограниченные возможности для реализации данных технологий открывает перед учебными заведениями и потенциальными пользователями сеть интернет. Уже созданы первые учебные WEB-серверы, на которых не только представлена общая информация по ряду изучаемых предметов, электронные версии методических пособий и учебников (реализованных с использованием мультимедийных и гипертекстовых технологий), но и реализованы средства активного обучения и контроля на базе JAVA-технологий. Это не только предоставляет пользователю информационные ресурсы, но и позволяет проводить активное обучение (лабораторные работы, контроль знаний, телеконференции, семинары диспуты и т.п.).

Создание систем учебного и информационного назначения ≈ очень трудо╦мкий процесс, а их программно-техническая реализация влеч╦т за собой дополнительные проблемы. В настоящее время основные методики разработки, распространения и использования таких систем только формируются.

Кроме всего прочего, необходимо оценить не только методическую, но и экономическую сторону внедрения дистанционных методов обучения и реализации информационно-обучающих компьютерных систем. Для создания высококачественных систем дистанционного обучения требуются значительные затраты, как материальные, так и временные. Основными проблемами при развитии систем дистанционного образования являются сегодня сложности в развитии российских компьютерных сетей, дороговизна подключения к интернет, недостаточная актуальность многих обучающих программ и т.п. Однако с развитием телекоммуникационных технологий и модернизации отечественных телефонных и коммуникационных сетей в недал╦ком будущем данные образовательные технологии займут достойное место в общем ряду средств и методов обучения, но и тогда ни преподаватель, ни учебная книга не будут исключены из процесса обучения, он просто будет осуществляться на новом технологическом уровне, который определяется информационной стадией развития общества.

Мы проанализируем лишь конкретные методологические подходы к основным принципам организации, структуре и свойствам применения интернет-технологий при построении информационно-обучающей системы по нейроинформатике в рамках нейропортала "Новости с Российского рынка нейрокомпьютеров".

Нейропортал. Этапы строительства

В последнее время разработки в области нейрокомпьютерных систем проводятся вс╦ более активными темпами. Однако, в отличие от зарубежной, информация о полученных результатах, используемых методах и внедрении в науку и производство отечественных разработок малодоступна для большинства специалистов.

Одним из эффективнейших инструментов популяризации своей продукции и результатов разработок, а также для решения задач по подготовке специалистов в данной области является сеть интернет. Она открывает перед фирмами, научными и учебными центрами поистине безграничные ресурсы для создания интерактивных, мультимедийных с элементами гипертекста и JAVA-технологий информационных систем, обеспечивающих оперативное представление информации по направлениям научно-практических исследований и полученным результатам. Многие фирмы и научные центры уже сделали первые шаги в использовании данных технологических решений.

Рассмотрим основные аспекты методологии и структурно-функционального рассмотрения СДО по нейроинформатике и нейрокомпьютерам. Как и любая информационная система по конкретной тематике, она тесно связана с е╦ характером и предметными особенностями и должна уже в своей информационной структуре отражать приоритетные области развития конкретного научного направления.

Самой трудной методологической задачей, стоящей перед разработчиками такой системы, является создание комплексной методики проведения дистанционного обучения (под данным термином в дальнейшем мы будем понимать вс╦ многообразие возможных вариантов взаимодействия пользователя и ИОС: начиная обучением и заканчивая предоставлением необходимых справочных данных, литературы, конференций и т.п. для научных работников) [1].

Обобщенная структура информационно-обучающей системы включает в себя 14 основных компонентов: путеводитель, применение нейрокомпьютеров, нейроматематика, нейрософт, аппаратное обеспечение нейровычислителей, журналы и издания по нейросетевой тематике, конференции, нейросетевой виртуальный университет, обзор диссертаций по нейросетевой тематике, виртуальная библиотека и контактная информация. Для интерактивного взаимодействия пользователей функционируют: доска объявлений по нейроинформатике, форум по нейроинформатике, онлайновый chat. Все эти компоненты реализуются и функционируют на базе использования WEB-технологий.

Рисунок. Центральное меню сервера http://neurnews.iu4.bmstu.ru

Используя данный подход, можно создать не только отдельные информационно-поисковые обучающие системы, но и реализовать в будущем единую автоматизированную информационно-образовательную среду.

Основные ресурсы портала направлены на подготовку специалистов в области нейроинформационных систем, однако надеемся, что данные материалы будут полезны как профессионалам, так и начинающим специалистам в области применения нейроинформационных технологий [1,2]. Размещение конспектов лекций по профильным курсам, методических материалов и лабораторных работ уже началось. Планируется создать виртуальную библиотеку. Современные тенденции в дистанционном обучении предполагают не только предоставление информационных материалов в сети, но и активное взаимодействие обучаемых и преподавателей. С этой целью планируется реализовать активную контрольно-обучающую систему по нейрокомпьютерным системам на базе JAVA-технологий, а также создать комплекс лабораторных работ в виде активных JAVA-аплетов. На следующей стадии реализации проекта, когда появится возможность задействовать все сервисы интернета, предполагается организовать при участии ведущих кафедр российских университетов виртуальный университет, разработка учебных планов и программ которого сейчас активно вед╦тся. Представляемая концепция построения информационно-обучающей системы базируется на использовании WWW в качестве концептуальной основы предоставления информации. Возможность хранения данных различных типов (текст, графика, аудио, видео) в сочетании с механизмами объединения информации, расположенной в разных узлах компьютерной сети, позволяет рассредоточить информацию в соответствии с естественным порядком е╦ создания и потребления, осуществлять единообразный доступ. Данный подход получил признание в образовательной среде, а материалы портала активно используются на кафедре ИУ4 "Проектирование и технология производства электронно-вычислительных и телекоммуникационных систем" МГТУ им. Н.Э. Баумана.

Жизнь не стоит на месте, и на сегодня число русскоязычных интернет-ресурсов, посвящ╦нных нейросетевой тематике, достигло нескольких десятков, а число сайтов, входящих в ТОП100 Российских сайтов по нейроинформатике, уже насчитывает около пятидесяти при динамике годового прироста более 100%.

Цель проекта НРН заключается в создании научно-обоснованных методик применения разработанных программно-технических решений для реализации информационно-обучающей системы по нейрокомпьютерам, включающей в себя постоянно обновляемую базу данных по нейрокомпьютерам и нейроинформатике, подсистему поиска, подсистему телеконференций в режиме реального времени и материалы по программе интернет-образования в области нейроинформатики.

На сегодня нейропортал ≈ это раздел по нейроматематике, виртуальный музей нейрокомпьютеров, разделы по аппаратному обеспечению нейрокомпьютеров, программному обеспечению нейрокомпьютеров и нейроэмуляторов, подсистема Интернет-Образование в области нейроинформатики, виртуальная библиотека, а также подсистема online телеконференции "Нейрокомпьютеры и нейроинформационные технологии".

Наиболее быстрыми темпами развивается подсистема дистанционного обучения по нейрокомпьютерам и нейроинформатике. На сегодня в данном разделе можно найти материалы вводного курса нейроинформатики и нейросетевых технологий, материалы книг А.Н. Горбань и др. "Нейроинформатика" и "Нейроинформатика и е╦ приложения", познакомиться с монографией Э.М. Куссуль "Ассоциативные нейроподобные структуры", монографиями А.И. Галушкина, а также загрузить оценочные версии разнообразного программного обеспечения, например, экспертно-справочной системы по нейрокомпьютерам и нейроинформатике, аппаратно-программного комплекса автоматизированного проектирования адаптивных и нейросетевых систем активного управления волновыми полями и т.п. В рамках работы секций планируются обмены мнениями, дискуссии, тематические диспуты, семинары, телеконференции. Предполагается публиковать наиболее интересные сообщения в электронных сборниках, а также в журнале "Информационные технологии".

Заключение

Информатизация образования в силу специфики используемых технологических при╦мов передачи знаний требует тщательной проработки используемых технологий и возможностей их широкого тиражирования. Основной целью внедрения информационных технологий в образовательный процесс должно явиться повышение уровня и качества подготовки специалистов, для чего требуется решить следующий комплекс задач:

• развитие и поддержка системного мышления обучаемого;
• обеспечение всех видов познавательной деятельности;
• развитие и закрепление навыков и умений в сочетании с активными методами обучения;
• ориентация учебного процесса на индивидуальные потребности обучаемого с сохранением целостности изложения.

В настоящее время в реализации данного проекта принимают участие специалисты из Москвы, Красноярска и других городов России и Украины. Если у Вас уже есть сво╦ "представительство" в интеренет, то зарегистрируйте ваш ресурс в ТОП100 нейросайтов; если ещ╦ нет, мы готовы выделить Вам необходимые сетевые ресурсы на нашем портале для размещения Вашей информации по нейросетевой тематике.

Литература

1. Шахнов В.А., Власов А.И., Тимонин С.Г., Броновицький А.Р. JAVA-технология для дистанционного образования в области нейроинформатики // Информационные технологии. 1999. ╧ 6. С. 45√53.
2. Шахнов В.А., Власов А.И., Тимонин С.Г. Виртуальный университет нейроинформационных технологий // Научная сессия МИФИ - 99. Всероссийская конференция ╚Нейроинформатика-99╩. Сборник научных трудов в тр╦х частях. Ч. 1. М.: МИФИ, 1999. С. 259√268.
3. Шахнов В.А., Власов А.И. Информационно-обучающая система по нейрокомпьютерам на базе интернет/интранет технологий ≈ тенденции и перспективы развития // Научная сессия МИФИ - 99. Всероссийская конференция ╚Нейроинформатика-99╩. Сборник научных трудов в тр╦х частях. Ч. 1. М.: МИФИ, 1999. С. 259√268.
4. Шахнов В.А., Власов А.И., Колосков С.В. Информационные системы по нейроинформатике на базе интернет-технологий // V Всероссийская конференция "Нейрокомпьютеры и их применение". Москва, 17-19 февраля 1999 г.
5. Shakhnov V., Vlasov A. Virtualesche universitaet: Die wege zur verwirklichung // International Congress of Education. Turkey, 1999. P. 194√197.