Разработка человеко-машинного интерфейса программной реализации мультиагентной модели поведения социальных групп

Программная реализация мультиагентной модели поведения социальных групп в рамках процесса распространения ВИЧ/СПИД, проектировалась с учетом того факта, что конечный пользователь не является экспертом в области информационных технологий. Поэтому наряду с информационно-аналитическим обеспечением появилась необходимость особо выделить человеко-машинный интерфейс (ЧМИ), являющийся важным интерактивным средством проведения моделирования.

Именно ЧМИ должен:

  • сократить время изучения среды моделирования,
  • минимизировать временные потери в процессе работы в среде моделирования,
  • снизить ошибки пользователя в процессе работы в среде моделирования.

Средства реализации ЧМИ применяемые в настоящее время могут быть классифицированы следующим образом:

  • без поддержки технологии WYSIWYG
    • процедурно-ориентированные,
    • диалоги взаимодействия,
    • объектно-ориентированные,
    • проблемно-ориентированные
      • языки СУБД,
      • языки моделирования,
      • языки логического программирования;
    • с поддержкой технологии WYSIWYG
      • на основе универсальных языков программирования
        • Visual Basic,
        • Visual C,
        • Delphi,
        • C++ Builder;
      • CASE,
      • проблемно-ориентированные,
        • Help системы,
        • математическое моделирование.
    • средства для Web
      • Front Page,
      • Dreamweaver,
      • Home Site.

Средства ЧМИ, не поддерживающие технологию WYSIWYG («То, что Вы видите, то Вы и получаете» – от англ. «What You See Is What You Get»), как правило, ориентированы на символьный интерфейс. В зависимости от используемых для них программных средств они подразделяются на:

•      Процедурно-ориентированные. В таких системах интерфейс основан на выборе и выполнении стандартных процедур из заданного набора и не предусматривает взаимодействия с пользователем.

•      Средства организации диалогов взаимодействия. В отличие от предыдущей группы в этих системах предусмотрен диалог с пользователем, когда для исполнения операций от пользователя требуются данные.

•      Объектно-ориентированные. В таких системах используются объектно-ориентированные  языки   программирования.   Интерфейсная среда рассматривается, как набор объектов, с которыми осуществ­ляются действия, определенные для них.

•      Проблемно-ориентированные. В этих системах применяются объекты и методы, созданные специально для некоторой предметной области. Наиболее распространены системы, использующие языки СУБД — систем управления базами данными, языки моделирова­ния конкретных систем или языки логического программирования, в которых интерфейсная среда формируется по некоторым логиче­ским правилам.

С появлением графического интерфейса стали развиваться системы, поддерживающие технологию WYSIWYG. Они могут строиться с исполь­зованием универсальных языков программирования, CASE средств авто­матизации создания программного обеспечения или проблемно-ориенти­рованных языков.

Наибольшее применение получили системы, использующие универсальные языки программирования:

  • Visual Basic. Широкому распространению этой системы способствует тот факт, что версия этого языка  использована как внутренний язык Microsoft Office – Visual Basic for Applications (VBA) и имеет интегрированную среду разработки (ИСР), использующую технологию визуального программирования.
  • Visual С. Это одно из самых мощных средств для создания ЧМИ универсального назначения, основным недостатком которого можно считать только отсутствие панелей инструментов с компонентами.
  • С++. Этот язык получил широкое распространение среди профессиональных программистов, создающих крупные проекты. На основе этого языка имеется ИСР Borland С++ Builder, использующая техно­логию визуального программирования.
  • Delphi. Это современное название языка программирования Object Pascal. На основе этого языка имеется ИСР Delphi, использующий технологию визуального программирования.

Несколько менее распространены системы поддерживающие другие универсаль­ные языки (Java, Visual Java и др.).

Среди проблемно-ориентированных средств этой группы можно выде­лить:

  • Средства разработки справочных (Help) систем.
  • Средства математического моделирования. Наиболее важным сред­ством этой группы можно считать систему компьютерной матема­тики MATLAB, которая содержит не только средства создания графического ЧМИ, но и набор шаблонов разного назначе­ния.

В связи с развитием сети Интернет все более широкое распростране­ние получают Web-средства в виде специализированных визуальных редакторов HTML:

  • Microsoft Front Page.
  • Dreamweaver.
  • Home Site.

В качестве средства разработки человеко-машинного интерфейса реализации мультиагентной модели поведения социальных групп в рамках процесса распространения ВИЧ/СПИД использована ИСР Excel VBA, позволяющая на базе табличного процессора MS Excel создавать приложения доступные широкому кругу пользователей.

Процедуры обработки событий языка Visual Basic for Applications, связываемые с элементами управления оконных форм, позволяют формировать необходимые схемы ЧМИ, а, при включении в разрабатываемое приложение непосредственно программного кода, может производится автоматизация выполнения  различных расчетов в MS Excel – и тем самым достраиваться полнофункциональное приложение.

Опыт успешных предыдущих разработок показал, что разработать эргономичный, интуитивно-понятный интерфейс позволяет использование в подключаемых к электронным листам MS Excel оконных формах аналоговых элементов управления типа «ползунковых регуляторов», полос прокрутки, группировок элементов, а также других «привычных» элементов графического системного ЧМИ MS Windows.

Для создания предсказуемой среды моделирования важны размеры и размещение визуальных элементов управления. Визуальная структура должна облегчать понимание назначение элементов, отображаемых в оконной форме. Как показывает опыт, взгляд всегда привлекают фрагменты:

  • отдельно стоящие, а не сгруппированные,
  • крупные, а не мелкие,
  • графические, а не текстовые,
  • выделенные цветом, а не черно-белые.

Но человек значительно лучше воспринимает визуальную информацию, если она организована в пространственном отношении. Поэтому при проектировании человеко-машинного интерфейса реализации мультиагентной модели поведения социальных групп были использованы следующие принципы:

  • Иерархическая организация отображаемой информации. Это озна­чает размещение информации с учетом ее значения для других ви­зуальных элементов. Для реализации этого принципа необходимо ответить на следующие вопросы: какая информация для пользова­теля наиболее важна, что пользователь хочет или должен делать и в какой последовательности, что пользователь хочет видеть на экране и в какой последовательности.
  • Сбалансированность структуры экранных форм. Предполагает рациональное использование поверхности экранных форм, размещение на них только той информации, которая необходима для исполнения очередного шага задания.
  • Логическая согласованность отображаемой информации и удобство чтения. Любая представленная на экране информация дол­жна быть в компактной и понятной пользователю форме, пользова­тель должен понимать, как она связана с выполненным и последу­ющим шагами задания.
  • Визуальное объединение логически связанных элементов. Это спо­собствует уяснению пользователем, как именно представленная на экране информация и элементы управления связаны с выполнени­ем шага задания.
    • Группирование – компактное размещение взаимосвя­занных элементов. Во большинстве случаев вместо того чтобы просто размещать элементы рядом друг с другом, лучше помещать сгруппированные элементы в специальных компонент – контейнер.
    • Выравнивание – это дополнительный способ отображения взаимо­связанной информации. Различают три способа выравнивания: го­ризонтальное (по верхнему краю, нижнему краю или по центру вы­равниваемых элементов), вертикальное (по левому краю, правому краю или по центру выравниваемых элементов), смежное (когда элементы смыкаются краями).

• Интеграция. Позволяет создать для пользователя предсказуемую рабо­чую среду. Необходимо использовать в различных компонентах при­ложения единых подходов к визуализации информации. Еще лучше, если в приложении использованы такие же визуальные параметры, как в системном интерфейсе.

При разработке человеко-машинного интерфейса реализации мультиагентной модели поведения социальных групп в рамках процесса распространения ВИЧ/СПИД, чтобы упростить работу пользователя посредствам обозримости ассоциативности связей между объектами и их визуальным представлением, была выбрана технология SDI («Single Document Interface» – от англ. «Однодокументный интерфейс»). В результате каждому пользователю (организатору и каждой отдельной микрогруппе-участнице) отображается соответвующая собственная оконная форма (См. рисунки 3). На экранной форме пользователя основываясь на вышеописанных принципах расположены, созданные с использованием функций VBA и интегрированных в программную среду Excel элементы управления.

Ввод всех основных параметров производится с  помощью аналогового элемента управления типа ползункового регулятора (ТгаскВаr), который позволяет вводить аналоговые значения и плавно изменять значение выбранного параметра (См. рисунок 1). Ползунковый регулятор используется для визуального вы­бора значения параметра из заданного промежутка с помощью ползунка. Регулятор состоит из лингвистической шкалы, которая определяет диапазон возможных значений ре­гулируемой величины, и индикатора, который показывает текущее значе­ние изменяемой величины.

Рисунок 1.Образец интерфейсного элемента управления типа «ползунковый регулятор»

Параметры каждого отдельного агента объединены в группы с помощью интерфейсного элемента управления «группирующий блок» – специального интерфейсного элемента, применяемого для объединения нескольких элементов управления, который представляет собой прямоугольную рамку с текстовой меткой, обрамляющую соответствующую группу элементов.  Образец группирующего блока для агента «Наркоманы» приведён на рисунке 2.

Рисунок 2.Образец интерфейсного элемента «группирующий блок»

Для просмотра неумещающихся в поле просмотра параметров агентов окна и графиков используется интерфейсный элемент вертикальная «полоса прокрутки», или скроллинг (ScrollBar) (См. Рисунок 3). Полоса прокрутки содержит кнопки со стрелками (, ) для перемещения области просмотра в направлении, указанной кнопками, а также ползунок, перемещая который мышью пользователь может быстро менять область просмотра. Размер соответствующего ползунка идентифицирует долю просматриваемой области по отношению к целой оконной форме.

При конструировании оконных форм пользователей и интерфейсных элементов управления использовались нейтральные пастельные цвета, а для отображения результатов моделирования на графиках применялись схемы выделение цветом, приведённые на рисунке 3.

Заголовком оконной формы окна является наименование текущей роли микрогруппы, например «Хелперы» (См. рисунок 3).

Оконная форма пользователя разделена по вертикали на две части:

1)    левая предназначена для изменения параметров модели,

2)    правая – для отображения результатов моделирования.

В левой части окна у рядовых пользователей (участников) находятся, расположенные в группирующих блоках, параметры соответствующих агентов. В правой части – совокупность  графиков, представляющих результаты моделирования. У пользователей, принадлежащих к группе «Правительство», есть возможность влиять на всех агентов. А пользователь «Организатор» («Преподаватель») – может комплексировать действия любых участников процесса и наблюдать результат совместных действий выбранных участников.

Рядовые участники, ориентируясь на заранее поставленную стратегическую цель в зависимости от роли конкретной микрогруппы, к которой они принадлежат, проводят моделирование. Моделирование выбранной стратегии осуществляется за счёт изменения параметров поведения отдельных агентов в левой части оконной формы. Результаты моделирования отображаются в правой части  данной пользовательской оконной формы.

Образец оконной формы микрогруппы «Хелперы» приведёны на рисунках 3.

Рисунок 3. Образец оконной формы микрогруппы «Хелперы»

Не редки случаи, когда спроектированная строго в техническом аспекте система не используется в запланированном объёме, где причиной тому во многом является незначительная роль, отведённая проектированию человеко-машинного интерфейса. При разработке человеко-машинного интерфейса программной реализации мультиагентной модели поведения социальных групп в рамках процесса распространения ВИЧ/СПИД наряду с информационно-аналитическим обеспечением особо был выделен человеко-машинный интерфейс, являющийся важным интерактивным средством проведения моделирования, а его ориентация изначально была определена на то, что конечный пользователь не является экспертом в области информационных технологий.