722

Наука и молодежь СГУПСа в третьем тысячелетии

Рис. 6. Распределение станций формирования поездов с преобладанием угловых вагонов

При этом под угловые вагоны в сортировочном парке четной системы выделено два пути, но их вместимости не хватает из-за большого углового вагонопотока, поэтому угловые вагоны расформировывают на другие пути, а затем производят повторную сортировку вагонов с данных путей.

В этой ситуации одной из мер по снижению загрузки четной горки может стать пропуск четных поездов, в составе которых более 50 % углового вагонопотока, сразу в нечетную систему, что позволит снизить объем работы с угловым вагонопотоком в четной системе.

Прием таких поездов в нечетную систему возможен либо по соединительным путям между сортировочными системами,либо по петле, соединяющей обе системы.

По существующей схеме, приведенной на рис. 7, в среднем в сутки в четную систему прибывает 10 составов, в которых количество угловых вагонов составляет более50 %. В них в среднем 370 вагонов для нечетной системы и190 вагонов для четной системы. При норме угловой передачи, равной 50 вагонам, количество угловых передач в нечетную систему будет равно восьми.

11

Наука и молодежь СГУПСа в третьем тысячелетии

Рис. 7. Существующая схема приема поездов

По предлагаемой схеме, представленной на рис. 8, прием указанных поездов сразу в нечетную систему повлечет за собой увеличение угловых передач из нечетной системы в четную на четыре состава в сутки. Таким образом, количество расформировываемых составов на четной горке сократится на шесть единиц в сутки, а на нечетной – увеличится только на два состава.

Рис. 8. Предлагаемая схема приема поездов

При этом следует отметить, что парки приема нечетной системы «А» и «З» имеют в общей сложности 14 путей, тогда как четная система располагает только шестью путями для приема разборочных поездов, следовательно, данная мера может позволить снизить задержки по приему в четной системе.

Применение данной меры, эффективность которой представлена на рис. 9, позволяет снизить загрузку горки в среднем на10– 12 %, сэкономить локомотивочасы работы горочных локомотивов, снизить вагоночасы простоя вагонов на станции. Сокращение перерабатываемых вагонов, ваг./сут, составит:

12

Наука и молодежь СГУПСа в третьем тысячелетии

DNпер = 370 -190 =180.

При стоимости переработки одного вагона, равной 300 р., экономический эффект в год, млн р., составит:

DЭ = 365 ×180 ×300 =19,7.

Рис. 9. Эффективность предлагаемой меры

Исходя из вышеизложенного, станционным и маневровым диспетчерам станции при разработке оперативных планов работы предлагается обращать особое внимание на информацию о составах поездов, прибывающих в четную систему со станций Линево, Новосибирск-Восточный, Новосибирск-Западный, ЧелябинскГлавный, Свердловск-Сортировочный. В случае наличия в поездах преимущественно угловых вагонов следует планировать, по возможности, их прием сразу в соседнюю систему станции.

В.В. Артамонов

(факультет «Бизнес-информатика»)

АВТОМАТИЧЕСКАЯ ГЕНЕРАЦИЯ ИНТЕРФЕЙСОВ

Под словом «интерфейс» обычно понимают интерфейс пользователя приложения, однако это понятие является более широким. Интерфейс – это совокупность средств взаимодействия между элементами системы. Для создания высококачественного интерфейса пользователя необходимо подняться на более высо-

13

Наука и молодежь СГУПСа в третьем тысячелетии

кий уровень абстракции и строить интерфейс на основе модели предметной области. Это особенно важно при построении пользовательских интерфейсов сложных корпоративных информационных систем. Интересной возможностью при этом является автоматическая генерация пользовательского интерфейса на основе его формального описания. Такой подход позволил бы оперативно и гармонично вносить необходимые изменения в интерфейс соответственно изменениям в предметной области.

Главной проблемой современных пользовательских интерфейсов является отсутствие системности их разработки. Программное обеспечение и устройства, имеющие аналогичное назначение или некоторые аналогичные функции, предоставляют совершенно непохожие пользовательские интерфейсы, которые являются неотъемлемой частью программного обеспечения и устройств, из-за чего пользователю приходится каждый раз заново обучаться одним и тем же действиям, что снижает эффективность работы, способствует увеличению количества ошибок и уменьшает удовлетворенность пользователя.

Еще одна большая проблема заключается в том, что пользовательские интерфейсы разрабатываются вручную, а какие-либо жесткие стандарты на них отсутствуют. Как следствие, очень часто совершаются грубые ошибки. Распространенный пример – пользователь получает сообщение об ошибке, не имеющее отношения к его области деятельности, содержащее информацию для программиста (рис. 1).

Рис. 1. Информация для программиста

Исследования в области генерации пользовательских интерфейсов проводятся уже довольно давно. Первые системы управления пользовательским интерфейсом появились в середине80-х го-

14

Наука и молодежь СГУПСа в третьем тысячелетии

дов. Первоначально целью разработки таких систем ставилась автоматическая генерация качественного интерфейса, чтобы программисты, не имеющие достаточной квалификации в области построения пользовательских интерфейсов, могли создавать приложения с высококачественным интерфейсом. В конце 80-х – начале 90-х годов появилось несколько систем, генерирующих пользовательские интерфейсы на основе модели, которые потом могли быть доработаны профессиональным дизайнером интерфейсов. Эти системы имели значительный недостаток, а именно создание моделей было сложным процессом, требующим высокой квалификации и больших временных затрат. Однако со временем стало ясно, что в некоторых случаях создание интерфейсов, основанных на моделях, просто необходимо. Главная причина – очень большие масштабы пользовательских интерфейсов. Создание интерфейсов на основе моделей позволяет выдерживать единый стиль линейки приложений одного производителя, а также упрощает внесение изменений. Можно заключить, что на данном этапе идея автоматической генерации пользовательских интерфейсов не нашла своего применения, однако принцип создания интерфейсов на основе модели предметной области успешно применяется для управления создаваемыми вручную интерфейсами.

Среди современных исследований наиболее интересным яв-

ляется «Automatically Generating Personalized User Interfaces with Supple» [1]. Исследователи поставили задачу автоматической генерации пользовательского интерфейса под набор необходимых настроек, размер экрана и предпочтения пользователя. С помощью специальной функции стоимости производится оценка возможных способов отображения и размещения элементов интерфейса на экране, и выбирается лучший вариант.

Содержимое, которое должен предоставлять интерфейс пользователя, хранится в дереве, иерархия которого соответствует семантике предметной области. Это позволяет автоматически генерировать новый интерфейс, внося изменения в модель предметной области (рис. 2).

15

Наука и молодежь СГУПСа в третьем тысячелетии

Рис. 2. Семантическое дерево и соответствующий пользовательский интерфейс

На рис. 3 показан пример изменения интерфейса в зависимости от предпочтений пользователя: в первом случае пользователь предпочел вместить на экране все доступные настройки(а), во втором случае пользователь предпочел удобные виджеты (б).

Рис. 3. Примеры автоматически сгенерированных интерфейсов

16

Наука и молодежь СГУПСа в третьем тысячелетии

Авторы исследования проводили множество экспериментов с генерацией интерфейсов под различные платформы и задачи, большое внимание уделено тестированию автоматически сгенерированных пользовательских интерфейсов для людей с ограниченными возможностями, так как они находятся в стороне от основного потока разработки пользовательских интерфейсов и их потребности обычно не бывают учтены.

По результатам исследований, трудоспособные пользователи нашли автоматически сгенерированные интерфейсы менее привлекательными, чем изготовленные вручную, пользователи с нарушениями моторных функций не отметили разницы в привлекательности, однако все пользователи признали автоматически сгенерированные интерфейсы более понятными и смогли быстрее справиться со своими задачами.

Еще одно интересное исследование – «Automatically Generating High-Quality User Interfaces for Appliances» [2] – посвящено

генерации пользовательских интерфейсов для мобильных устройств с целью управления различными внешними устройствами с аналогичными функциями, например, многофункциональными копировальными устройствами(МФУ) от различных производителей (рис. 4).

Рис. 4. Автоматически сгенерированные интерфейсы управления МФУ

17

Наука и молодежь СГУПСа в третьем тысячелетии

Авторы исследования также показали, что автоматически сгенерированные интерфейсы оказались более понятными для пользователей. Типичные задачи были выполнены вдвое быстрее, а число ошибок снизилось вчетверо по сравнению с использованием заводского интерфейса устройства. Также при использовании аналогичного устройства скорость выполнения задач удвоилась за счет использования аналогичного интерфейса.

Данные работы показывают, что методы автоматической генерации пользовательских интерфейсов на основе спецификаций имеют перспективы дальнейшего развития и при грамотном использовании решают многие проблемы. Автоматически сгенерированный интерфейс в большинстве случаев выглядит не столь привлекательно, как изготовленный вручную, зато является единообразным, понятным, увеличивает скорость решения задач персоналом и снижает вероятность ошибочных действий, что очень важно для производственных задач. В рассмотренных исследованиях семантика интерфейса представлена деревом фиксированной структуры, которое задается разработчиком.

Представляется интересной возможность создания системы управления семантикой пользовательского интерфейса на основе взаимодействия с пользователем, чтобы сделать интерфейс принципиально более гибким и прозрачным для пользователя. Решение данной задачи позволило бы значительно упростить челове- ко-компьютерное взаимодействие и повысить его эффективность, удовлетворенность пользователей.

Это особенно важно для создания корпоративных информационных систем, так как для них в особенной степени важны такие характеристики, как скорость работы пользователей, минимизация ошибок, возможность максимально быстро и дешево обновлять систему при изменениях в предметной области, а также возможность избегать переобучения пользователей. При этом эстетические требования к дизайну интерфейса в корпоративных ИС не велики.

Работа, которую необходимо проделать, подразделяется на две основные части:

1)создание базы знаний об интерфейсе и управление ей;

2)построение графического интерфейса.

18

Наука и молодежь СГУПСа в третьем тысячелетии

Прежде всего, определимся с тем, какие возможности мы имеем для формирования и управления базой знаний.Эта задача относится к области искусственного интеллекта. Важно понимать, что мы можем ожидать от компьютера в области автоматических рассуждений. Методы логического программирования предоставляют удобный способ решения задач автоматического доказательства теорем на основе формализованной базы знаний и логических выводов. Теоретическая ограниченность возможностей автоматизированного принятия решений с помощью компьютера хорошо видна на рис. 5.

Рис. 5. Виды поведения

Системами искусственного интеллекта реализуемо разумное поведение. Однако неразумная часть поведения человека, которая не может быть сведена к механизмам логического вывода, огромна и очень важна. Именно благодаря ей человек может ориентироваться в неизвестных условиях. Кроме того, есть важное практическое ограничение возможностей: проблема поиска в базе знаний имеет огромную комбинаторную сложность, возрастающую с количеством записей в базе знаний. Из-за этого методы поиска не могут отработать за сколько-нибудь реальное время. Существуют усовершенствованные методы поиска, позволяющие отсекать «неперспективные» ветви при проверке решений, которые дают неплохой приближенный результат решения задачи, при этом значительно сокращая время поиска решения. Однако с ростом базы

знаний такие методы вынуждены отсекать слишком много - воз можных ветвей поиска решений и не могут дать адекватного отве-

19

Наука и молодежь СГУПСа в третьем тысячелетии

та. Таким образом, для использования методов искусственного интеллекта требуются правильно составленная база знаний минимального объема и удачный выбор метода поиска в ней.

Для построения конечного пользовательского интерфейса лучше всего воспользоваться декларативным языком, в таком случае отпадает необходимость вычислять и указывать полнуюин формацию о компонентах интерфейса. Например, для создания набора из 4 кнопок (рис. 6) потребуется указать только способ их расположения и содержимое (рис. 7). Все конкретные координаты и размеры подбираются системой автоматически.

Рис. 6. Пример интерфейса, описанного на декларативном языке

Рис. 7. Пример описания интерфейса на декларативном языке

Описанный способ построения интерфейса является очень гибким и позволяет указывать только то, что действительно необходимо, при этом он не накладывает никаких ограничений на возможности построения интерфейсов. Генерировать код на декларативном языке будет гораздо проще. В настоящее время наиболее мощным декларативным языком для описания интерфейсов приложений является XAML.

20