§ 4.2. Адаптация в процессах обучения

Задача обучения может быть естественным образом сформулирована как задача управления. В этом случае ученик выступает в качестве объекта управления, а учитель или обучающее устройство — в качестве источника управления. Очевидно, что такого рода объект управления является сложным объектом и к его управлению применимы все известные принципы управления сложным объектом [172] (см. § 2.1). Поэтому рассмотрим снова блок-схему управления сложным объектом и интерпретируем ее с позиций проблемы обучения.

4.2.1. Обучение как управление сложным объектом

Блок-схема взаимодействия объекта, среды и управляющего устройства в процессе управления показана на рис. 4.2.1. Здесь X

— состояние среды, влияющей на состояние объекта. Информация об этих состояниях измеряется датчиками и которые информируют Очевидно, что в силу того, что датчики измеряют только то, что используется в процессе управления. Однако т. е. получаемая информация в какой-то мере (но далеко не полностью) отражает действительное состояние объекта и среды. Заметим, что ресурсы, выделяемые на создание системы управления, в значительной степени определяют и объем получаемой информации X и Т.

получая на входе информацию о среде X, объекте цели и ресурсах должно выдать на выходе информацию об управлении с помощью которого возможно достичь цели т. е. перевести объект в искомое состояние У, соответствующее выполнению заданной цели в рамках ресурсов т. е.

Рис. 4.2.1. Блок-схема взаимодействия ученика и учителя в процессе обучения как управления сложным объектом.

Алгоритм управления А призван решить эту задачу:

и является оператором, перерабатывающим исходную информацию в управление.

Задачу синтеза оператора А управления обычно декомпозируют на две.

1. Синтез модели объекта, связывающей его наблюдаемые входы:

2. Синтез управления с помощью этой модели. В простейшем случае этого можно достичь, решая задачу минимизации, на пример:

где множество допустимых управлений определяется выделенными для этого ресурсами а искомое состояние — заданной целью

Следовательно, процесс синтеза модели объекта управления является необходимым элементом управления сложным объектом. Такого рода управление обычно называют управлением с моделью.

Рассмотрим с этих позиций процесс обучения. Изображенная на рис. 4.2.1 система управления может рассматриваться и как система обучения. Здесь объект управления является объектом обучения (назовем его условно «ученик»), а — обучающим устройством (назовем его условно «учитель»). X — состояние среды, влияющей на процесс обучения ученика (учитель информируется о состоянии среды X с помощью датчика — информация о среде X, получаемая учителем. — состояние ученика, измеряемое датчиком на выходе которого имеется — информация об этом состоянии, получаемая учителем в виде ответов на вопросы задаваемые ученику.

Учителю сообщаются цели обучения и ресурсы которыми он располагает для обучения. Задача состоит в том, чтобы организовать обучение изменяющее состояние У ученика таким образом, чтобы выполнялись поставленные цели обучения

Как видно, в процессе обучения управление имеет двоякую форму — обучающей информации и вопросов, ответы на которые дают возможность оценить степень обученности ученика.

Используем опыт, накопленный при управлении сложными объектами для организации эффективного обучения. Для этого рассмотрим этапы такого управления и интерпретируем их с позиций обучения [171].