Тема мартовского номера журнала Computer — технологии для улучшения качества жизни человека. Сегодня, помимо носимой техники для регистрации и передачи показателей жизнедеятельности, появляется все больше миниатюрных, но мощных цифровых устройств, предназначенных для улучшения условий жизни. Вместе с тем онлайн-сервисы повседневно помогают принимать обоснованные решения, влияющие на физическое и психическое здоровье, социальные взаимодействия и окружающую среду.

В статье «Могут ли фитнес-трекеры помочь изменить стиль жизни страдающим диабетом и ожирением?» (Can Fitness Trackers Help Diabetic and Obese Users Make and Sustain Lifestyle Changes?) Мирана Рандриамбелоноро (Mirana Randriambelonoro), Ю Чень (Yu Chen) и Перл Пу (Pearl Pu) приводят результаты долгосрочного исследования, из которого следует, что уровень физической активности испытуемых устойчиво повышался, когда фитнес-трекер в игровой манере визуализировал информацию о прогрессе тренирующегося.

В статье «Наука сладких снов: оценка качества сна по показаниям носимого устройства» (The Science of Sweet Dreams: Predicting Sleep Efficiency from Wearable Device Data), авторами которой являются Аарти Сатьянараяна (Aarti Sathyanarayana), Джайдип Сривастава (Jaideep Srivastava) и Луис Фернандес-Луке (Luis Fernandez­ Luque), описываются аппаратные и программные решения для точной оценки качества сна, а также приводятся способы, позволяющие улучшить качество сна.

В статье «Оценка внимания: методика идентификации ментального состояния на основе моделей» (Are They Paying Attention? A Model­ Based Method to Identify Individuals’ Mental States) Тунда Чжан (Tongda Zhang), Рената Фрухтер (Renate Fruchter) и Мария Франк (Maria Frank) предлагают метод оценки психического состояния человека при различных видах деятельности с учетом интереса к ней, степени утомления и общей активности мозга.

Статья «Распознавание конфликтов в семейных парах с помощью носимых устройств» (Using Multimodal Wearable Technology to Detect Conflict among Couples), которую написали Адела Тиммонс (Adela Timmons), Теодора Каспари (Theodora Chaspari), Со Хен Хан (Sohyun C. Han), Лаура Перроне (Laura Perrone), Шрикант Нараянан (Shrikanth Narayanan) и Гайла Марголин (Gayla Margolin), посвящена результам исследования, в рамках которого с использованием показаний носимых датчиков определялось психическое состояние влюбленных пар — в частности, оценивались уровни напряженности и конфликта между партнерами. Показания датчиков дополнялись отчетами об эмоциональном состоянии, которые предоставили сами участники. Были выявлены устойчивые закономерности, позволяющие улучшить отношения.

Апрельский выпуск журнала Computer посвящен киберфизическим системам. Современное общество все больше полагается на единство цифровых и физических систем для решения сложных задач автоматизации и управления. Важнейшими областями исследований при этом остаются обеспечение эффективности, защищенности и надежности [I]киберфизических систем[$] (CyberPhysical System, CPS). Примерами таких систем являются АСУТП, бортовые компьютеры, беспроводные сети датчиков и т. п. Многие медицинские устройства, особенно имплантируемые, наподобие кардиостимуляторов, по сути представляют собой CPS. Все эти критически важные компоненты современной инфраструктуры играют свою роль в обеспечении функционирования национальной экономики и социальной стабильности в обществе.

Статью «Методы анализа защищенности киберфизических систем с использованием информационных потоков» (Using Information-Flow Methods to Analyze the Security of CyberPhysical Systems) написали Джерри Хаузер (Gerry Howser) и Брюс Макмиллин (Bruce McMillin), которые приводят способы выявления нарушений конфиденциальности и целостности CPS. Описывается единая модель безопасности системы, основанная на анализе потоков информации о ее физических и цифровых элементах.

Статья «Архитектура многоуровневной интегрированной с облаком киберфизической системы на основе агентов» (A Cloud-Integrated, Multilayered, Agent-Based Cyber-Physical System Architecture), которую подготовили Теодора Санислав (Teodora Sanislav), Шерали Зидалли (Sherali Zeadally) и Жорж Дан Муа (George Dan Mois), посвящена проблеме архитектурной сложности CPS. На примере облачной системы мониторинга характеристик окружающей среды предлагается эталонная архитектура, которая построена с опорой на уже существующие решения, предназначенные для управления гетерогенными компонентами и обширными срезами данных в распределенных облачных системах.

В заключительной публикации выпуска — в статье «Информационно-центричная архитектура умных киберфизических систем» (The (Not) Far-Away Path to Smart Cyber-Physical Systems: An Information-Centric Framework) — Чезаре Алиппи (Cesare Alippi) и Мануэль Ровери (Manuel Roveri) перечисляют особенности обширных CPS, включающих огромное число недорогих датчиков, а также предлагают устойчивую к изменениям архитектуру, которая обеспечивает интеллектуальное управление электроэнергией, автоматическую адаптацию и диагностику сбоев на уровне оконечных устройств и линий коммуникаций.

Майский номер журнала Computer посвящен современным технологиям компьютеризации обучения, предназначенным как для преподавателей, так и для учащихся. Разработка современных образовательных приложений требует междисциплинарного подхода, учитывающего необходимость многоплатформности и мультикультурализма. Это становится источником затруднений для преподавателей, работающих с обширными многонациональными группами учащихся, для составителей учебных планов и студентов, которым в дальнейшем предстоит работать в современных мультикультурных организациях.

Авторами статьи «BlockPy: свободная среда для преподавания науки о данных начинающим программистам» (BlockPy: An Open Access DataScience Environment for Introductory Programmers) являются Остин Кори Барт (Austin Cory Bart), Хавьер Тибау (Javier Tibau), Эли Тилевич (Eli Tilevich), Клиффорд Шаффер (Clifford Shaffer) и Деннис Кафура (Dennis Kafura). Их работа посвящена проблеме обеспечения усвояемости материала широким кругом учащихся на курсах программирования. Отмечаются недостатки традиционных курсов информатики, делающих упор на абстрактные понятия и практические навыки в отрыве от конкретного контекста. Взамен предлагается система преподавания, которая учитывает способности и целеустремленность студентов и обещает сделать процесс обучения более захватывающим и интересным. Представлена основанная на описываемых принципах веб-платформа BlockPy с открытым кодом для обучения программированию на языке Python.

В статье «Дистанционное образование с использованием методов парного и «живого» программирования» (Integrating Collaborative and Live Coding for Distance Education) Соруш Гораши (Soroush Ghorashi) и Карлос Йенсен (Carlos Jensen) описывают методы организации совместной работы учащихся, используемые для улучшения процесса онлайн-обучения, на примере Jimbo — интегрированной среды разработки веб-приложений на HTML5. По свидетельству авторов, полученные результаты подтвердили эффективность применения в качестве учебного метода парного программирования, когда два студента совместно решают одну и ту же задачу.

Суджата Рани (Sujata Rani) и Партик Кумар (Parteek Kumar) опубликовали статью «Улучшение процесса обучения с использованием системы анализа тональности высказываний» (A Sentiment Analysis System to Improve Teaching and Learning), в которой такой анализ определен как «процесс оценки и классификации мнений студентов о предмете или концепции по фрагменту текста — описанию учебного курса или комментарию на онлайн-форуме». Приводится модель анализа тональности высказываний, проверенная на обширной выборке комментариев студентов и преподавателей образовательной онлайн-платформы Coursera. Описываются методы получения сведений, помогающих менять учебные курсы с учетом мнений студентов и данных о результатах обучения.

Публикацию «Междисциплинарное обучение инженерно-техническому проектированию» (Interdisciplinary Education for Design Innovation) подготовили Тору Ишида (Toru Ishida), Тецуо Савараги (Tetsuo Sawaragi), Кумие Накакодзи (Kumiyo Nakakoji) и Такуши Сого (Takushi Sogo). Авторы рассуждают о возможностях применения современных ИТ для обучения архитекторов и инженеров с учетом потребности в решении проблем, связанных с необходимостью восстановления населенных пунктов Японии, разрушенных в результате цунами и аварии на АЭС «Фукусима» в 2011 году.

В последней статье номера, ««Химическая» классификация образовательных онлайн-ресурсов» (Internet of Education Resources Using a Chemistry-Inspired Framework), которую написал Генри Чен (Henry C.B. Chan), предлагается новый метод классификации учебных объектов — цифровых материалов, которые можно использовать для обучения. Различные стандарты учебных объектов похожи в том, что они придают объектам те же характеристики, что и в объектно-ориентированном программировании, в том числе способность наследовать свойства. В статье же описывается принципиально новая модель, основанная на концепциях молекулярной химии: объект сопоставляется с атомом, который можно связать с другими, создав «молекулу» — набор учебных объектов, объединенных определенными характеристиками.

Александр Тыренко ( shoorah@osp.ru ) — обозреватель «Computerworld Россия» (Москва).

Купить номер с этой статьей в PDF