книги2 / MK-1670
.pdf
МОЛОДЁЖЬ, НАУКА, ОБРАЗОВАНИЕ 81
Рис. 7. Джойстик компьютерный адаптированный
Джойстик компьютерный адаптированный (Рис. 7) предназначен для управления курсором вместо компьютерной мыши. Подходит для людей с нарушениями двигательных функций. В комплекте поставляются 3 насадки — шар, рычаг и ручка.
Использование той или иной насадки зависит от конкретного пользователя и его хвата. Под него выбирается одна из трёх насадок. Три разноцветные кнопки аналогичны кнопкам обычной мышки: жёлтая соответствует левой кнопке, синяя — правой, а зелёная позволяет выделить тот или иной объект на экране.
В джойстике есть возможность подключения выносных компьютерных кнопок для облегчения его использования людям с тяжёлыми нарушениями моторики [2].
Рис. 8. Джойстик с 8-ми программируемыми клавишами для управления ПК
Компактный настольный джойстик (Рис. 8) специально разработан таким образом, чтобы облегчить занятия на ПК людям с ДЦП. Рычаг джойстика полностью заменяет классическую мышь, у него удобная рукоять под хват, все перемещения рычажком дублируют перемещение курсора на экране. Также на платформе джойстика имеется дополнительные кнопки, которые могут быть запрограммированы на выполнение различных задач: дублирование определенных кнопок с клавиатуры или целую комбинацию клавиш. Кнопки удобные для нажатий. Количество функциональных кнопок - 8 шт. Диаметр - 2см. Джойстик надежно крепится к столешнице комплекса, антивандальный. Выполнен из безопасного пластика приятного на ощупь [2].
Врезультате обзора было выявлено следующее, что в основном все представленные средства компьютерной периферии для людей с поражением опорно-двигательного аппарата предназначены для обучения, игр, развлечений и не подходят для профессиональных задач, например, монтажа, дизайна, 3D-моделирования и т.п.
Внашей стране не представлено такой компьютерной периферии, которая позволяла бы людям
споражением опорно-двигательного аппарата эффективно работать за компьютером на профессиональном уровне.
Стоит отметить, что цены на представленную компьютерную периферию неоправданно завышены. Также, некоторые средства компьютерной периферии, представленные в обзоре, на данный момент в РФ не поставляются.
VII International scientific conference | www.naukaip.ru
82 МОЛОДЁЖЬ, НАУКА, ОБРАЗОВАНИЕ
Список источников
1.Джойстик Logitech Extreme 3D Pro. [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://www.ozon.ru/product/dzhoystik-logitech-extreme-3d-pro-seryy-chernyy-874855568/?sh=R7psuNQ7Og
2.Клавиатуры, кнопки, джойстики. [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://rosopeka.ru/catalog/oborudovanie_dlya_korrektsionnykh_uchrezhdeniy_dtsp/klaviatury_knopki_dzhoys tiki/
3.Металлический ножной переключатель HID USB. [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://sendle.ru/170-drugih-klaviatur-myshei/274667944861-fs3-p-usb-triple-foot-switch-pedal-control- keyboard-mouse-3-pedals-simulate-any.html
4.Мышка для ног. [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://translated.turbopages.org/proxy_u/en-ru.ru.610cab4e-642daa39-df603447- 74722d776562/https/en.wikipedia.org/wiki/Foot_mouse
5.Федеральная служба государственной статистики. Положение инвалидов. [Электронный ре-
сурс]. Режим доступа: https://rosstat.gov.ru/folder/13964
©Д.А. Лёшина, 2023
VII международная научно-практическая конференция | МЦНС «НАУКА И ПРОСВЕЩЕНИЕ»
МОЛОДЁЖЬ, НАУКА, ОБРАЗОВАНИЕ 83
УДК 004
ОРГАНИЗАЦИЯ РАЗРАБОТКИ МУЛЬТИАГЕНТНЫХ СИСТЕМ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ АГЕНТНООРИЕНТИРОВАННОГО ПОДХОДА И AGILEПРАКТИК
Петрова Анна Александровна
ассистент ФГБОУ ВО «МИРЭА – Российский технологический университет»
Аннотация: с каждым годом агентно-ориентированный подход к разработке информационных и интел-
лектуальных систем получает практическую значимость, затрагивая темы повышения гибкости и контроля всех стадий создания программного продукта. При этом агентно-ориентированный подход в большей степени подходит для небольших систем с маленьким числом интеллектуальных компонентов (агентов). В статье обосновывается необходимость концептуализации методологии разработки мультиагентных систем на основе принципов гибких методик разработки и агентно-ориентированного подхода, что позволит найти общее применение этого подхода к разработке систем различной сложности.
Ключевые слова: мультиагентная система, агенты, интеллектуальные агенты, методология разработки, агентно-ориентированный подход, гибкие методологии разработки.
ORGANIZATION OF THE DEVELOPMENT OF MULTI-AGENT SYSTEMS USING AN AGENT-BASED
APPROACH AND AGILE PRACTICES
Petrova Anna Aleksandrovna
Abstract: every year the agent-based approach to the development of information and intelligent systems gains practical significance, touching on the topics of increasing flexibility and control of all stages of software product development. At the same time, the current agent-oriented approach is more suitable for small systems with a small number of intelligent components (agents). The article substantiates the need to conceptualize the methodology for developing multi-agent systems based on the principles of Agile development methods and an agent-based approach, which will make it possible to find a general application of this approach to the development of systems of varying complexity.
Key words: multi-agent system, agents, intelligent agents, development methodology, agent-based approach, Agile development methodologies.
Введение
Проблема применения универсальной методологии агентно-ориентированного подхода (АОП) для разработки информационных систем имеет актуальность и практическую значимость, поскольку встает вопрос о преодолении границ операционных сред и создании кроссплатформенного продукта, не зависящего от конкретного аппаратного и программного обеспечения, а также устранение разнород-
VII International scientific conference | www.naukaip.ru
84 МОЛОДЁЖЬ, НАУКА, ОБРАЗОВАНИЕ
ности объектных моделей, вызванных тем, что классы и объекты, построенные в различных инструментальных средах, имеют определенные отличия. Поскольку сложные сценарии взаимодействия и возникающие модели поведения между агентами делают предварительное планирование очень сложным, гибкие методы Agile представляются лучшим выбором, чем традиционные инженерные подходы для разработки мультиагентных систем. Комбинируя АОП и методы Agile, можно привнести большую гибкость в цикл разработки, тем самым продвигая инкрементный и управляемый тестами подход к разработке мультиагентных систем.
Основная часть
Разработка любой программной системы представляет собой сложный процесс. Особенно это касается систем, осуществляющих поддержку человека в режиме диалога на естественном языке. Такими системами являются системы искусственного интеллекта, обладающие программными и лингвистическими средствами.
Проблема создания систем искусственного интеллекта состоит в том, что предметная область, с которой взаимодействует программа, не является статичной, она изменяется под воздействием различных факторов, и программа должна уметь изменяться вслед за изменениями внешней среды, обучаться, накапливать знания, которые затем будут применимы в новых условиях.
Среди интеллектуальных систем выделяют класс мультиагентных систем (MAC, от англ. «Multiagent system»). Мультиагентные системы создаются за счет организации взаимодействия интеллектуальных агентов, у каждого из которых есть своя цель и решаемая задача [1].
Одним из подходов к реализации агентов для интеллектуальной системы является агентноориентированный подход (АОП). АОП к созданию информационных систем достаточно сложен и только получает свое развитие и практическую реализацию, но, тем не менее, за годы уже накоплен опыт его использования при создании систем искусственного интеллекта.
В то же время проект по реализации мультиагентных систем чаще всего использует гибкую методологию разработки (Agile software development), которая позволяет проводить тестирование системы на каждой итерации, выпустить готовый продукт для его бета-тестирования с ограниченным набором агентов, который затем добавляется в программу по мере ее расширения и развития. Однако в рамках одной итерации гибкой разработки работа только с одним интеллектуальным компонентом (агентом) системы может длиться и не один месяц. В таком случае увеличиваются сроки выведения нового продукта на рынок, что уже нарушает принцип Agile о частой поставке работающего программного обеспечения. В связи с этим используют гибридные технологии разработки, которые основаны на применении нескольких методологий или их частных случаев.
Примером гибридной технологии разработки может стать методология SADAAM (Software Agent Development An Agile Methodology – Разработка программного агента на гибкой методологии), которая позволяет разрабатывать агенты, используя Agile-практики.
Метод обеспечивает основной процесс разработки агентов (Agent Development Process, ADP), который состоит из четырех ключевых фаз (рис. 1):
Рис. 1. Процесс разработки агентов [2, c. 3]
1)проектирование;
2)внедрение на основе тестирования;
VII международная научно-практическая конференция | МЦНС «НАУКА И ПРОСВЕЩЕНИЕ»
МОЛОДЁЖЬ, НАУКА, ОБРАЗОВАНИЕ 85
3)выпуск и обзор;
4)рефакторинг и улучшение, которые применяются итеративно до достижения законченного состояния [2].
Для разработки агентов интеллектуальной системы применяется подход Test-Driven Implementation (TDI) – «Реализация через тестирование», использующий методы Agile для поддержки создания, тестирования и внедрения агентов [2, c. 9].
Для простоты фаза TDI разделена на 5 управляемых шагов, которые могут быть легко реализованы на различных платформах:
1)создание тестового агента, кодирующего набор тестовых ситуаций для прикладного агента будущей системы;
2)создание тестируемого прикладного агента, отвечающего за развертывание процессов в мультиагентных системах;
3)реализация и выполнение тестов для определения правильности работы прикладного агента;
4)интеграция и отладка агентов приложения, готовых к развертыванию, а также запуск интеграционных тестов;
5)пересмотр, доработка и начало цикла сначала (по мере необходимости).
Основная цель разработки через тестирование – выпустить приложение в рабочую среду и, в конечном счете, завершить проект. На этом этапе заказчику предоставляется возможность протестировать и просмотреть каждую новую часть рабочего программного обеспечения, чтобы определить, соответствует ли она его требованиям, прежде чем она будет подписана как завершенная. Этот процесс может выявить необходимые улучшения, потенциальный рефакторинг и необходимость дальнейшего совершенствования приложения. Это непрерывный процесс, который продолжается до тех пор, пока приложение не будет соответствовать требованиям заказчика.
При анализе подхода SADAAM были выявлены преимущества и ограничения представленной технологии (табл. 1).
|
Таблица 1 |
Преимущества и ограничения методологии SADAAM |
|
Преимущества |
Ограничения |
|
1. Ограниченность ресурсов (объем памяти, |
1. Подход к разработке агентов фокусируется на |
энергопотребление, модульность) приводит к |
предоставлении рабочего кода с первой итерации. |
ужесточению меняющихся требований к конечным |
2. Повторное использование кода тестовых агентов |
интеллектуальным продуктам. |
можно использовать не только для последующей |
2. Усложнение разработки может быть обусловлено |
разработки и сопровождения, но и для разработки |
различными вариативными сценариям реагирования |
развертываемых прикладных агентов. |
системы в зависимости от меняющихся требований. |
3. Тестовые агенты могут взаимодействовать с одним |
3. Подход не фокусируется на разработку требований к |
или многими агентами приложений, а также с другими |
документации, которая должна сопровождать выпуск |
тестовыми агентами, что позволяет агенту выполнять |
программного продукта, так как требования к ПО |
несколько ролей. |
уточняются во время разработки. |
4. Повышенная гибкость способствует лучшему |
4. Методология SADAAM не предлагает средства |
распределению ресурсов и, следовательно, требует |
изменения требований, эти изменения могут |
меньших первоначальных инвестиций. |
вноситься на каждом шаге и итерации, но четкой |
|
инструкции внесения изменений не прописаны. |
Безусловно, TDI позволяет тестировать выбранную часть кода, не дожидаясь завершения другой, писать только необходимый код для конкретного агента. Однако для сложных проектов, требующих написание тестов в условиях неопределенных требований к агентам, разработка через тестирование станет удобным подходом, как дополнительная технология, но не основная.
Для решения сложных задач интеллектуальные агенты в системе опираются на принципы инженерии знаний (англ. knowledge engineering), основанные на методах и средствах извлечения, представ-
VII International scientific conference | www.naukaip.ru
86 МОЛОДЁЖЬ, НАУКА, ОБРАЗОВАНИЕ
ления и использования знаний [3]. Именно благодаря способности к обучению, агенты могут объединять знания, полученные из простой информации, их систематизировать и использовать в дальнейшем для реагирования на различные сценарии развития.
Несмотря на то, что в методологии SADDAM используются различные модели поведения системы (System Behaviour Model, SBM), модели взаимодействия и деятельности агентов, позволяющие детально моделировать прикладные агенты, при разработке через тестирование в рамках итерации в Agile достаточно трудно провести обработку информации высокого уровня для извлечения знаний. За счет этого увеличивается количество тестов и проверок до тех пор, пока требования не будут выполнены.
Поэтому можно говорить о том, что методология SADDAM в большей степени подходит для разработки единичных интеллектуальных систем, а не для целого класса таких систем. Для масштабных программных продуктов применение SADDAM будет затруднительным, поскольку время, затраченное на разработку одного агента, не позволит команде проекта вовремя внедрить систему на рынок из-за большого количества тестов и трудностей с документированием методов извлечения знаний для дальнейшей разработки агентов с одинаковыми задачами.
Для развития гибридной технологии с использованием агентно-ориентированного подхода и практик Agile-разработки в будущем можно предположить использование технической поддержи базовых агентов (агентов-проектировщиков, агентов-тестировщиков), способных собирать широко распространенную информацию и обрабатывать ее. Это позволит уменьшить нагрузку наукоемкого процесса на разработчиков и управлять сложностью реализации адаптивной архитектуры системы. При разработке схожих интеллектуальных систем базовые агенты смогут выявлять различные вариативные сценарии поведения прикладных агентов благодаря поиску похожих компонентов из собранных баз знаний. Этот процесс заметно ускорит срок разработки сложных систем в процессе каждой итерации. Кроме этого, на каждом новом шаге разработки возможно добавление новых агентов, которые будут последовательно вводиться в систему, тестироваться, выполнять определенные роли и задачи в программе.
Заключение
В настоящее время ведутся работы, направленные на более универсальные подходы к проектированию мультиагентных систем, которые сочетают в себе создание агентных моделей и принципы гибкой разработки приложений, как, например, в методологии SADAAM. Практики Agile-разработки требуют больших знаний и трудозатрат и не могут полностью охватить требования, которые необходимы для интеллектуальной среды (в особенности, требования к инженерии знаний). Использование готовых базовых агентов (программных блоков) позволит упростить процессы моделирования предметной области, проектирования системы и написания программного кода. На выходе из каждого шага разработки, который предполагает осуществление серии коротких циклов (итераций), возможен выпуск готового программного обеспечения. Особенно это актуально для разработки серийных интеллектуальных систем.
Список источников
1.Малыхина, М. П. Мультиагентные системы искусственного интеллекта / М. П. Малыхина, Д. А. Герасимов // Электронный сетевой политематический журнал «Научные труды КубГТУ». – 2018. – №
3.– С. 476-484.
2.Clynch, Neil and Rem W. Collier. “SADAAM: Software Agent Development An Agile Methodology.”
(2007).
3.Загорулько, Ю. А. Искусственный интеллект. Инженерия знаний : учеб. пособие для вузов / Ю. А. Загорулько, Г. Б. Загорулько. — М. : Издательство Юрайт, 2018. — 93 с.
4.Алпатов А.Н., Петрова А.А., Мельников Д.А. Преимущества и недостатки методологий агент- но-ориентированного подхода в проектировании информационных систем // Сборник статей VII Международной научно-практической конференции. – Москва: Научный клуб «Ракета», 2022. - С. 30-39.
©А.А. Петрова, 2023
VII международная научно-практическая конференция | МЦНС «НАУКА И ПРОСВЕЩЕНИЕ»
МОЛОДЁЖЬ, НАУКА, ОБРАЗОВАНИЕ 87
СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫЕ
НАУКИ
VII International scientific conference | www.naukaip.ru
88 МОЛОДЁЖЬ, НАУКА, ОБРАЗОВАНИЕ
УДК 63
БИОЛОГИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ УЛУЧШЕНИЯ СОСТОЯНИЯ ПОЧВ РОСТОВСКОЙ ОБЛАСТИ
Жиренко Дарья Ивановна
магистрант 1 курса ФГБОУ ВО «Донской государственный аграрный университет»
Научный руководитель: Турчин Владимир Валерьевич
доцент, канд. с.-х. наук ФГБОУ ВО «Донской государственный аграрный университет»
Аннотация: в статье рассматриваются биологические методы улучшения состояния почв, в частности
уделяется внимание таким методам, как высев многолетних бобовых трав, применение биопрепаратов и применение опилок, обогащенных микроэлементами. Поднимается вопрос деградации почвы в Ростовской области, описываются причины и следствия деградации.
Ключевые слова: многолетние бобовые травы, улучшение состояния почв, защита почв от деградации, обогащенные микроэлементами опилки, биологические методы, биопрепараты.
BIOLOGICAL METHODS OF SOIL IMPROVEMENT IN ROSTOV REGION
Zhirenko Darya Ivanovna
Scientific adviser: Turchin Vladimir Valerievich
Annotation: The article discusses biological methods for improving the condition of soils, in particular, attention is paid to such methods as sowing perennial legumes, the use of biological products and the use of sawdust enriched with trace elements. The issue of soil degradation in the Rostov region is raised, the causes and consequences of degradation are described.
Key words: perennial leguminous grasses, improvement of soil condition, protection of soils from degradation, sawdust enriched with trace elements, biological methods, biological products.
На сегодняшний день на территории Ростовской области наблюдается тенденция к деградации почв, вызванной негативным антропогенным воздействием на плодородный слой почвы [5].
Под деградацией почвы понимается ухудшение качественного состояния земель под воздействием антропогенной деятельности, в частности к ней приводят интенсивная эксплуатация почвенного покрова и агрессивные методы земледелия. Деградация выражается в загрязнении почв отходами производства, химическими и радиоактивными веществами, заражении карантинными вредителями и болезнями растений, зарастании сорной растительностью, кустарником и мелколесьем, снижении плодородия почв, эрозии почв, подтоплении, заболачивании, иссушении, уплотнении и образовании селей [4]. Относительно Ростовской области наблюдается стремительное снижение общей плодородности почвы, сельскохозяйственные угодья региона страдают от эрозии, засоления, осолонцевания, переуплотнения, переувлажнения и опустынивания. Превращение плодородных земель в пустынные происходит из-за регулярных засух и частых суховеев [5].
Защита почв от прогрессирующей деградации и необоснованных потерь – наиболее острые экологические проблемы в земледелии, которые можно частично решить благодаря применению биологи-
VII международная научно-практическая конференция | МЦНС «НАУКА И ПРОСВЕЩЕНИЕ»
МОЛОДЁЖЬ, НАУКА, ОБРАЗОВАНИЕ 89
ческих методов улучшения состояния почв. К полноценному решению этих проблем можно прийти только в случае внедрения комплексных мероприятий по восстановлению и улучшению качества почвенных ресурсов.
Биологический метод заключается в регулировании процессов синтеза и разложения органического вещества в почве, правильном подборе возделываемых растений и сортов, наилучшем соотношении между ними и правильном чередовании их в севообороте.
Одним из самых распространенных биологических методов улучшения состояния почвы в агроценозах Ростовской области является высев многолетних бобовых трав (люцерна, донник, эспарцет), за счет которого регулируется баланс органического вещества и происходит обогащение почвы азотом фиксации его клубеньковыми бактериями.
Многолетние травы предстают источниками свежего органического вещества и дешевого биологического азота и фосфора и накапливают в 2,5-3,0 раза больше растительных остатков, чем зерновые культуры. Экологически чистые удобрения такого вида будут равномерно распределены по всему корнеобитаемому слою почву без значительных затрат финансовых средств и энергии. Кроме того, элементам питания в этом случае не грозят вымывание из почвы в более глубокие слои и потеря с поверхностным стоком.
Бобовые травы в симбиозе с клубеньковыми бактериями способны накапливать в почве до 300 кг/га и более биологически чистого азота, а благодаря органическим выделениям корневой системы многие труднодоступные фосфорные и кальциевые соединения почвы переводятся в подвижные и легкодоступные другим растениям соединения фосфора и кальция, которые перемещаются корневой системой из глубоких слоев почвы в верхние горизонты [1, 3].
Для решения рассматриваемой проблемы также используются микробиологические препараты, которые вносятся в почву вместе с растительными остатками. Такой способ использования биоудобрений позволяет ускорить разложение и повысить коэффициент гумификации послеуборочных растительных остатков, которые и являются основными источниками образования гумуса в агроценозах.
Использование растительных остатков считается более доступным и экономически выгодным, но процесс разложения растительных биополимеров очень длительный (от 3 до 5 лет). Для ускоренного разложения пожнивных остатков в настоящее время становится актуальным использование комплексных микробиологических препаратов-деструкторов, которые способны улучшать минеральное питание растений и повышать урожайность сельскохозяйственных культур, в том числе за счет подавления роста патогенов [6].
Также в качестве удобрения можно вносить древесные опилки, прошедшие компостирование. Этот способ на данный момент не очень популярен и находится в стадии изучения, однако является одним из самых перспективных биологических методов повышения качества почвы.
Данный биопродукт предназначен для улучшения оструктуренности почвы, активизации полезных почвенных микроорганизмов, стимулирования иммунитета и роста растений, он усиливает энергию прорастания семян, повышает урожайность и качество продукции. Некомпостированные опилки, в сравнении с навозом и торфом, не обладают всем набором положительных качеств органических удобрений, но они значительно дешевле и содержат большое количество сухого органического вещества, уступая по этому показателю только соломе. Целью компостирования древесных отходов является устранение недостатка азота и доведение состава минеральных веществ до оптимального уровня, соответствующего тому типу почв, на котором они будут использоваться [2].
Подводя итог, можно сказать, что почвы Ростовской области нуждаются во внедрении в хозяйственную деятельность биологических элементов агротехнологии как источников улучшения состояния почв. В настоящее время в области наблюдается направление почвообразовательного процесса в сторону деградации почв. Решить эту проблему можно внедрением комплекса мероприятий, часть которого отводится биологическим методам, повышающим плодородие почвы. К таким методам относятся внесение компостированных древесных опилок, обогащенных микроэлементами, использование биопрепаратов для ускорения разложения растительных остатков и включение в севообороты многолетних бобовых трав, которые естественным образом обогащают почву питательными элементами, необ-
VII International scientific conference | www.naukaip.ru
90 МОЛОДЁЖЬ, НАУКА, ОБРАЗОВАНИЕ
ходимыми растениям для нормального роста и развития, высокой урожайности.
Список источников
1.Денисенко О.А. Биологизация как способ повышения плодородия почв // Материалы IX Международной студенческой научной конференции «Студенческий научный форум». - URL: https://scienceforum.ru/2017/article/2017035886 (дата обращения: 11.04.2023).
2.Журавлева, Л. Н. Основные направления использования древесных отходов / Л. Н. Журавлева, А. Н. Девятловская // Актуальные проблемы лесного комплекса. – 2007. – № 18. – С. 96-99. – EDN TZQKVN.
3.Зеленский Н.А., Зеленская Г.М., Авдеенко А.П. Роль бобовых культур в биологизации земледелия // Успехи современного естествознания. – 2005. – № 8. – С. 52-53.
4.Курс лекций для студентов инженерных специальностей по дисциплине Экология [Электронный ресурс]. - Пермь: ПГТУ, 20011. – 200 с. – URL: https://studfile.net/preview/7212562/ (дата обращения:
11.04.2023)
5.О глобальной деградации почвы в Ростовской области заявили ученые [Электронный ресурс] // rostovgazeta.ru - URL: https://rostovgazeta.ru/news/2020-10-09/o-globalnoy-degradatsii-pochvy-v- rostovskoy-oblasti-zayavili-uchenye-1381853 (дата обращения: 11.04.2023).
6.Устюжанинова, Л. В. Сравнительный анализ существующих микробиологических препаратов для улучшения плодородия почв / Л. В. Устюжанинова, Ю. А. Фоминых // Общество. Наука. Инновации (НПК-2021): сборник статей XXI Всероссийская научно-практическая конференция, Киров, 12–30 апреля 2021 года. Том 2. – Киров: Вятский государственный университет, 2021. – С. 123-128. – EDN ANSHLT.
©Д.И. Жиренко, В.В. Турчин, 2023
VII международная научно-практическая конференция | МЦНС «НАУКА И ПРОСВЕЩЕНИЕ»