Диаграмма прецедентов игры человек против человека. Компьютерные игры и виртуальная реальность. Современная интернет зависимость. ? представленная игра помимо обычного набора карт содержит карты из дополнения «время летать», что вызывает недовольство сред

А ддиктивное поведение (от англ. addiction - склонность, пагубная привычка; лат. addictus - рабски преданный) - особый тип форм деструктивного поведения, которые выражаются в стремлении к уходу от реальности посредством специального изменения своего психического состояния. Синоним – аддикция.

Выделяют основные виды аддикций:

• злоупотребление одним или несколькими веществами, изменяющими психическое состояние, например, алкоголь, наркотики, лекарства, различные яды;
• участие в азартных играх, в том числе компьютерных;
• сексуальное аддиктивное поведение;
• переедание;
• работоголизм (трудоголизм);
• длительное прослушивание музыки, главным образом основанной на ритмах.

При формировании аддикции происходит редукция, т.е. упрощение, сглаживание межличностных эмоциональных отношений.

Симптомокомплекс психических нарушений, вызванных чрезмерным увлечением компьютером или Интернетом, описан психиатрами под названием компьютерная и Интернет-зависимость или компьютерный синдром.

Патологическое влечение к компьютерным играм и Интернету относится к нехимическим или поведенческим аддикциям, то есть зависимостям, не имеющим в основе своей конкретных биохимических субстратов (в отличие от алкоголизма, наркомании, никотиновой зависимости).

1. ВОЗДЕЙСТВИЕ НА ОРГАНИЗМ КОМПЬЮТЕРНЫХ ИГР

Ученые предприняли попытки изучить последствия компьютеромании на психофизическом уровне и обнаружили следующее.

Физические изменения в организме обусловлены влиянием нескольких факторов:

• длительным сидением в однообразной позе, зачастую искажающей осанку и внутренние органы человека;
• мерцанием монитора;
• электронным излучением.

К последствиям воздействия вышеперечисленных факторов медики относят:

1. Снижение иммунитета (защитных свойств организма) – предрасположенность к инфекциям, онкологическим заболеваниям.
2. Неврологические нарушения – существует ряд наблюдений детских неврологов о развитии судорожных приступов, спровоцированных эффектом мерцания монитора и частой сменой изображения во время игры (происходит фотостимуляция судорожной активности головного мозга).
3. Нейровегетативные изменения – к ним относят колебания артериального давления, частоты сердечных сокращений, частоты дыхания, повышение температуры тела, головные боли.
4. Сосудистые нарушения. За счет однообразной позы развиваются застойные явления в сосудах органов, отеки, варикозное расширение вен.
5. Изменение осанки.
6. Нарушение репродуктивной функции.
7. Ухудшение зрения.
8. Эндокринные нарушения.

Так, в Японии исследования выявили, что компьютерные игры стимулируют, например, у детей лишь ограниченный участок мозга, поэтому им нужно больше читать, писать и считать. Кроме того, для стимуляции работы мозга и его нормального развития важно, чтобы дети играли со сверстниками на воздухе и больше общались с другими.

Как утверждают американские учёные, чрезмерное увлечение жестокими компьютерными играми приводит к нарушению передачи импульсов между нервными клетками и замедляет работу мозга (что подтвердили результаты исследований функциональной магниторезонансной томографии, проведённой участвовавшим в исследовании подросткам). Особенно сильно подобное торможение проявляется у тинейджеров с нарушениями в поведении, у которых активность в коре лобной доли (отвечающей в том числе за эмоции и импульсивность) и без того значительно снижена.

По данным статистики, полученным в США, в среднем шестиклассник смотрит телевизор 4 часа в день, - и это не считая того времени, которое он проводит за различными играми перед экраном компьютера или телевизора. Дети признают, что часто играют дольше, чем собирались. Не редко из-за этого они запускают учебу.

По некоторым оценкам, около 40 % американских детей в возрасте от 5 до 8 лет страдают ожирением. К этому, очевидно, располагает недостаточная физическая активность - следствие долгих часов, проведенных за телевизором или компьютером. Одна компания даже разработала специальные тренажеры, на которых можно заниматься, не отрываясь от компьютерных игр. Но разве не лучше было бы посвящать этим играм не так много времени, чтобы его хватало и на другие занятия, необходимые для разностороннего развития личности ребенка?

А вот еще одна опасность, которую таят в себе электронные игры: от долгого сидения перед экраном страдают глаза. Факты говорят о том, что, по меньшей мере, каждый четвертый пользователь компьютера имеет проблем со зрением. Одна из причин кроется в сокращении частоты морганий, что вызывает сухость и раздражение глаз. Когда человек моргает, стимулирует выделение слезной жидкости, которая омывает глазное яблоко, защищая его от загрязнения. Дети, увлекшись, забывают обо всем на свете, и потому могут играть за компьютером часами, почти без перерывов. Это приводит к чрезмерному напряжению глаз и проблемам с фокусировкой. Специалисты рекомендуют через каждый час работы с компьютером делать перерыв на несколько минут.

2. ВОЗДЕЙСТВИЕ НА ПСИХИКУ. ВОЗНИКНОВЕНИЕ ИГРОВОЙ АДДИКЦИИ

Сегодняшние темпы компьютеризации превышают темпы развития всех других отраслей. Современный человек начинает взаимодействовать с компьютером постоянно – на работе, дома, в машине и даже в самолете. Компьютеры стремительно внедряются в человеческую жизнь, занимая свое место в нашем сознании, а мы зачастую не осознаем того, что начинаем во многом зависеть от их работоспособности.

Вместе с появлением компьютеров появились компьютерные игры, которые сразу же нашли массу поклонников. С совершенствованием компьютеров совершенствовались и игры, привлекая все больше и больше людей. По прогнозам, в ближайшие годы рынок электронных игр будет неуклонно расширяться. В обществе формируется целый класс людей-фанатов компьютерных игр; игра становится их основной деятельностью. Круг социальных контактов у них очень узок, вся иная деятельность направлена лишь на выживание, на удовлетворение физиологических потребностей; главным становится удовлетворение потребности в игре на компьютере. Опыт показывает, что многим из них это увлечение отнюдь не идет на пользу, а некоторые серьезно нуждаются в помощи. Большинство из них - люди с известными психологическими проблемами: несложившаяся личная жизнь, неудовлетворенность собой, и, как следствие, потеря смысла жизни и нормальных человеческих ценностей. Единственной ценностью для них является компьютер и всё, что с этим связано.

Для психического здоровья самая большая опасность компьютерных игр заключается в возникновении зависимости. Зависимости от компьютерных игр человек подвержен наиболее сильно, поскольку события в компьютерных играх не повторяются и происходят достаточно динамически, а сам процесс игры непрерывен. До окончания любой игры существуют некие логические стадии, которые, по большей части, достаточно жестко завязаны друг на друге, что заставляет субъекта не отвлекаться, а воспринимать прохождение всей игры от начала до конца, как некий единый процесс.

Компьютерные игры, особенно ролевые, являются одним из способов так называемой аддиктивной реализации, т.е. ухода от реальности.

Полностью погружаясь в игру и достигая в ней определенных успехов, человек реализует таким образом (виртуально) большую часть имеющихся потребностей и игнорирует остальные. В любом обществе находятся люди предпочитающие убегать от проблем. Тех, кто в качестве такого способа выбирает алкоголь называют алкоголиками, наркотики – наркоманами, работу – работоголиками, азартные игры – патологическими гэмблерами. Интернет-зависимыми, компьютерные игры – кибераддиктами и т.д. В последнем случае вместо решения проблем здесь и сейчас человек головой уходит в компьютерную игру. Там, в игре, ему хорошо: он сильный смелый, вооруженный, успешный... Время, проведенное за игрой, не делает его сильнее и успешнее в реальной жизни. Потому, выныривая из виртуального мира в реальный человек испытывает дискомфорт, ощущает себя маленьким, слабым и беззащитным в агрессивной среде. И желает как можно скорее вернуться туда, где он победитель.

Полное погружение в игру создает эффект участия игрока в некой виртуальной реальности, в неком существующем только для него сложном и подвижном процессе. Именно это свойство компьютерных игр не позволяет игроголику прервать процесс для выполнения каких-либо социальных обязательств в реальной жизни. Некоторые из них просиживают за компьютером ночами напролет, выпадая из реальной жизни. Окружающие беспокоятся, но зачастую не знают, что предпринять. Один юный любитель компьютерных игр сказал: Когда я общаюсь с людьми в сети, то кажусь им умным и элегантным. А когда они видят меня в жизни, они советуют мне похудеть.

Таким образом человек уходит от реальности в вымышленный мир. Вот какую меткую характеристику дает любителям компьютерных игр один обозреватель: Для сетевого игрока вымышленный мир гораздо привлекательнее реального. Жизнь вне игры у него сводится лишь к зарабатыванию минимума средств, необходимых для продолжения игры.

Само собой, разработчики подобных программных продуктов заинтересованы в том, чтобы игра увлекала настолько, насколько это возможно. Задача производителей игрового программного обеспечения - создать максимальный эффект погружения, чтобы при выпуске очередной серии, человек, зависимый от компьютерных игр, не раздумывая, купил именно их продукт.

Компьютерные разработки направлены на улучшение передачи мультимедийных эффектов, что непосредственно связано с игровыми процессами. Сегодня существует множество способов создания эффекта участия игрока в процессе, начиная от логики игры (от первого лица, командная игра и проч.) и графического исполнения (трехмерная графика, изометрический вид) до музыкального сопровождения (оцифрованный голос, психологически интригующая или напряженная музыка) и натуральных звуковых эффектов.

Увлечение компьютерными играми – это не пристрастие к какой-либо одной компьютерной игре, поскольку это скорее психологическая цепная реакция. Пройдя одну игру в каком-либо жанре, который понравился больше всех, игроголик ищет другие игры этого же жанра, сделанные в идентичной стилистике и не уступающие по психологическому напряжению, а дальше – тремление пройти все (по крайней мере, известные) игры этого типа, коих в данный момент на рынке огромное множество.

Многие игры имеют совмещенные игровые жанры, что подталкивает аддикта к переходу к другим типам игр. Необходимо отметить, что прохождение новой компьютерной игры занимает от 5-6 часов до нескольких суток, иногда даже недель. Для того чтобы игроголик как можно дольше играл в ту или иную игру, разработчики вводят в них дополнительные небольшие подуровни, так называемые секретки, поиск которых требует массу времени. Человек одержимый компьютерной игрой окончательно не прощается с ней до тех пор, пока не найдет все секретные уровни, комнаты, не соберет все бонусы. Путем создания секретных подуровней, производители как бы подталкивают игрока к некому соревновательному ощущению кто кого? , что является одной из множеств причин возникновения зависимости от компьютерных игр.

Игры, события в которых зависят непосредственно от игрока, т.е. развивающиеся самостоятельно вместе с игроком, ориентируясь на его слабые и сильные места, либо имеющие множество случайных параметров, которые задает игрок, заставляют аддикта проходить их снова и снова. Каждый раз в каждой новой ситуации игрок проверяет, что случится, если развитие событий он поведен по-другому. Подобные игры поглощают еще сильнее, чем те, которые построены на сценариях, поскольку они предоставляют еще большую свободу действий играющему, дают ему возможность почувствовать себя самому разработчикам того или иного уровня или сценария компьютерной игры.

Еще один из способов посадить на компьютерную иглу субъекта, – это предоставление в комплекте с игрой пакета программ для разработки собственных сценарных уровней игры, а иногда даже для создания собственных персонажей и замены голосовых и звуковых эффектов, т.е. предоставление широких мультимедийных возможностей. Подобные программы временно придают популярной игре некий культовый характер. В виртуальных конференция и на сайтах фанатов появляются уровни для той или иной компьютерной игры, сделанные непосредственно игроками и предоставлены для всеобщего прохождения и оценки. Если игра поддерживает многопользовательские системы (одновременная игра двух и более игроков), – это еще более усиливает психологическую зависимость субъектов от игры. Несколько играющих могут посоревноваться друг с другом в том, кто нашел тактику игры эффективней, а игра против компьютера куда менее интересная, чем такая же игра, но против живого человека. Мало того, игра против человека в разработанном самим же игроком уровне, - это действительно возбуждает его сознание, в момент игры ему кажется, что он попал в свой собственный виртуальный мир, где необходимо доказать свою мощь, силу и игровое мастерство.

Таким образом, негативные последствия компьютерных пристрастий – это и зависимость, выражающаяся в психопатологических симптомах (таких, как невозможность переключиться на другие развлечения, чувство превосходства над остальными людьми, оскудение эмоциональной сферы), и сужение круга интересов, и трудности в общении со сверстниками, и соматические нарушения (падение зрения, быстрая утомляемость).

Факторы риска развития компьютерной зависимости можно объединить в три группы:

1) Социальные

Недостаточная профилактическая и разъяснительная работа в семье, ослабление контроля гигиены труда за компьютером.

Массовая увлеченность окружающих ребенка сверстников и взрослых (родителей) компьютерными играми и интернетом.

Финансовый стимул – возможность выиграть деньги, играя в тотализатор, on-line казино.

Отсутствие альтернативного досуга – нежелание или отсутствие возможности заняться чем-либо иным, кроме компьютера.

2) Наследственно-биологические

Наследственно обусловленная предрасположенность к развитию определенного типа высшей нервной деятельности. В геноме человека расшифрован 31 ген, отвечающий за выработку гормонов настроения – нейромедиаторов (дофамина, серотонина, норадреналина, ГАМК). Индивидуальные особенности психики во многом зависят от скорости выработки и передачи этих веществ в центральной нервной системе человека.

Пре-, пери- и постнатальные вредности (вредности периода новорожденности), нейроинфекции, черепно-мозговые травмы, интоксикации, тяжелые заболевания способствуют развитию органической неполноценности головного мозга и формируют определенные характерологические свойства личности.

3) Психо-характерологические

Молодые люди с низкой самооценкой, неуверенные в себе, эмоционально неустойчивые, испытывающие трудности в общении, погруженные в мир собственных переживаний (интроверты), ощущающие недостаток внимания и поддержки родных и близких более подвержены зависимости от компьютерных игр и Интернета. В игре ему хорошо: он сильный смелый, вооруженный, успешный... Выныривая из виртуального мира в реальный человек испытывает дискомфорт, ощущает себя маленьким, слабым и беззащитным в агрессивной среде, и желает как можно скорее вернуться туда, где он победитель.

Молодой человек настолько вживается в реалистичную компьютерную игру, что ему там становится гораздо интереснее, чем в реальной жизни. Там поставлены вполне конкретные задачи, невыполнение которых не приведет к каким-либо потерям, к плохим оценкам, к ругани со стороны родителей. Сделанная ошибка может быть исправлена путем многоразового повторного прохождения того или иного момента игры.

Будущего аддикта привлекает в игре:

• наличие собственного (интимного) мира, в который нет доступа никому, кроме него самого;
• отсутствие ответственности;
• реалистичность процессов и полное абстрагирование от окружающего мира;
• возможность исправить любую ошибку, путем многократных попыток;
• возможность самостоятельно принимать любые (в рамках игры) решения, вне зависимости к чему они могут привести.

Необходимо отметить, что поскольку в детском возрасте умственные способности человека развиваются в процессе взаимодействия и приспособления к окружающему, и, в отличие от взрослого человека - зрелой личности со сформированными механизмами психологической защиты, ребенок принимает без критики то, что ему предложено, то и зависимым становится быстрее взрослого. Поэтому вопросы ранней профилактики компьютерной зависимости лежат в области компетенции, прежде всего, родителей.

В целом же, механизм затягивания человека, формирования игровой зависимости основан на частично неосознаваемых стремлениях, потребностях: уход от реальности и принятие роли. Эти механизмы включаются сразу после знакомства человека с ролевыми компьютерными играми при более или менее регулярной игре в них и работают независимо от сознания человека и характера мотивации игровой деятельности.

3. ПСИХОЛОГИЧЕСКАЯ КЛАССИФИКАЦИЯ КОМПЬЮТЕРНЫХ ИГР

Все компьютерные игры можно условно разделить на ролевые и неролевые.

Ролевые компьютерные игры – это игры, в которых играющий принимает на себя роль компьютерного персонажа, т.е. сама игра обязывает играющего выступать в роли конкретного или воображаемого компьютерного героя. Ролевые компьютерные игры порождают качественно новый уровень психологической зависимости от компьютера, нежели неролевые игры или любые виды неигровой компьютерной деятельности. Очевидно, что психологическая зависимость от ролевых компьютерных игр является самой мощной по степени своего влияния на личность играющего.

Выделим критерии принадлежности компьютерной игры к классу ролевых игр:

Ролевая игра должна располагать играющего к вхождению в роль компьютерного персонажа и атмосферу игры посредством своих сюжетных и мультимедийных (графическое и звуковое оформление) особенностей.

Ролевая игра должна быть построена таким образом, чтобы не вызывать у играющего мотивации, основанной на азарте – накопить больше очков, побив тем самым чей-то рекорд, перейти на следующий уровень и т.д.

Хотя и в любой компьютерной игре есть элемент азарта, но в ролевой игре этот фактор не должен иметь первостепенного значения.

Предложенная ниже классификация не является всеохватывающей, полной и законченной. Выглядит она следующим образом:

I. Ролевые компьютерные игры.

• Игры с видом из глаз своего компьютерного героя.
• Игры с видом извне на своего компьютерного героя.
• Руководительские игры.

II. Неролевые компьютерные игры.

• Аркады.
• Головоломки.
• Игры на быстроту реакции.
• Традиционно азартные игры.

СПЕЦИФИКА КОМПЬЮТЕРНЫХ ИГР

I. Ролевые компьютерные игры

Основная особенность – наибольшее влияние на психику играющего, наибольшая глубина вхождения в игру, а также мотивация игровой деятельности, основанная на потребностях принятия роли и ухода от реальности. Здесь выделяется три подтипа преимущественно по характеру своего влияния на играющего, силе затягивания в игру, и степени глубины психологической зависимости.

1) Игры с видом из глаз своего компьютерного героя. Этот тип игры характеризуется наибольшей силой затягивания или вхождения в игру. Специфика здесь в том, что вид из глаз провоцирует играющего к полной идентификации с компьютерным персонажем, к полному вхождению в роль. Через несколько минут игры (время варьируется в зависимости от индивидуальных психологических особенностей и игрового опыта играющего) человек начинает терять связь с реальной жизнью, полностью концентрируя внимание на игре, перенося себя в виртуальный мир.

Играющий может совершенно серьезно воспринимать виртуальный мир и действия своего героя считает своими. У человека появляется мотивационная включенность в сюжет игры.

2) Игры с видом извне на своего компьютерного героя. Этот тип игр характеризуется меньшей по сравнению с предыдущим силой вхождения в роль. Играющий видит себя со стороны, управляя действиями этого героя.

Отождествление себя с компьютерным персонажем носит менее выраженный характер, вследствие чего мотивационная включенность и эмоциональные проявления также менее выражены по сравнению с играми с видом из глаз. Если в случае с последними человек в критические секунды жизни своего героя может бледнеть и ерзать на стуле, пытаясь увернуться от ударов или выстрелов компьютерных врагов, то в случае вида извне внешние проявления более умеренны, однако неудачи или гибель себя в облике компьютерного героя переживается играющим не менее сильно.

3) Руководительские игры. Тип назван так потому, что в этих играх играющему предоставляется право руководить деятельностью подчиненных ему компьютерных персонажей. В этом случае играющий может выступать в роли руководителя самой различной спецификации: командира отряда спецназа, главнокомандующего армиями, главы государства, даже бога, который руководит историческим процессом. При этом человек не видит на экране своего компьютерного героя, а сам придумывает себе роль. Это единственный класс ролевых игр, где роль не задается конкретно, а воображается играющим. Вследствие этого глубина погружения в игру и свою роль будет существенной только у людей с хорошим воображением. Однако мотивационная включенность в игровой процесс и механизм формирования психологической зависимости от игры не менее сильны, чем в случае с другими ролевыми играми.

II. Неролевые компьютерные игры

Основанием для выделения этого типа является то, что играющий не принимает на себя роль компьютерного персонажа, вследствие чего психологические механизмы формирования зависимости и влияние игр на личность человека менее сильны. Мотивация игровой деятельности основана на азарте прохождения и (или) набирания очков. Выделяется несколько подтипов:

1) Аркадные игры. Такие игры еще называют приставочными, т.к., в связи с невысокой требовательностью к ресурсам компьютера, широко распространены на игровых приставках. Сюжет, как правило, слабый, линейный. Все, что нужно делать играющему – быстро передвигаться, стрелять и собирать различные призы, управляя компьютерным персонажем или транспортным средством. Эти игры в большинстве случаев весьма безобидны в смысле влияния на личность играющего, т.к. психологическая зависимость от них чаще всего носит кратковременный характер.

2) Головоломки. К этому типу игр относятся компьютерные варианты различных настольных игр (шахматы, шашки, нарды и т.д.), а также разного рода головоломки, реализованные в виде компьютерных программ.

Мотивация, основанная на азарте, сопряжена здесь с желанием обыграть компьютер, доказать свое превосходство над машиной.

3) Игры на быстроту реакции. Сюда относятся все игры, в которых играющему нужно проявлять ловкость и быстроту реакции. Отличие от аркад в том, что они совсем не имеют сюжета и, как правило, совершенно абстрактны, никак не связаны с реальной жизнью. Мотивация, основанная на азарте, потребности пройти игру, набрать большее количество очков, может формировать вполне устойчивую психологическую зависимость человека от этого типа игр.

4) Традиционно азартные игры. Сюда входят компьютерные варианты карточных игр, рулетки, имитаторы игровых автоматов, одним словом – компьютерные варианты игрового репертуара казино. Психологические аспекты формирования зависимости от этих компьютерных игр и их реальных аналогов весьма сходны и, поэтому, мы не будем акцентировать на этом внимание.

Итак, ролевые компьютерные игры в наибольшей мере позволяют человеку войти в виртуальность, отрешиться (минимум на время игры) от реальности и попасть в виртуальный мир. Вследствие этого ролевые компьютерные игры оказывают существенное влияние на личность человека.

4. СИМПТОМЫ ИГРОВОЙ ЗАВИСИМОСТИ

Проявления синдрома компьютерной зависимости нарастают постепенно и не сразу становятся заметными окружающими. При этом зависимость от компьютерных игр осознают в первую очередь окружающие субъекта друзья, родственники, знакомые, но отнюдь не он сам, что очень схоже с любым другим видом аддикции.

Основными симптомами, определяющими данное заболевание, можно считать следующие:

1. поглощенность, озабоченность игрой (воспоминания о прошлых играх, планирование будущих, мысли о том, как найти деньги на игру);
2. ощущение эмоционального подъема во время работы с компьютером, взвинченность и возбуждение во время игры;
3. нежелание отвлечься от игры с компьютером;
4. переживания, тревоги или раздражения при необходимости остановить игру;
5. использование игры как средства для того, чтобы избавиться от неприятных переживаний;
6. попытки отыграться после проигрыша, исправить ситуацию;
7. ложь и попытки рационального оправдания своего поведения с целью скрыть истинную степень своей вовлеченности в игру;
8. забывание о домашних делах, обязанностях, учебе, встречах в ходе игры на компьютере, ухудшение отношений в учебном заведении, с родителями, с друзьями;
9. одалживание денег у других лиц, чтобы приобрести новую игру.
10. пренебрежение собственным здоровьем, гигиеной и сном в пользу проведения большего количества времени за компьютером;

Если у человека есть четыре и более симптомов, это уже болезнь...

5. ЧТО ДЕЛАТЬ?

В настоящее время ученые не могут однозначно сказать: есть ли необходимость жестко решать проблемы компьютерной аддикции в молодежной среде. С одной стороны, подобная зависимость поглощает человека, отнимая массу времени на развитие и образование, исключая субъекта из активного социального процесса, с другой стороны, зависимость от компьютерных игр - это явление проходящее, временное.

Компьютерная зависимость отличается от курения, алкоголя, наркотиков и увлечения азартными играми тем, что в какой-то момент времени наступает насыщение компьютером. Далее субъект либо занимается им профессионально, либо компьютер перестает иметь столь значимое место в его жизни. Данный вопрос остается открытым в первую очередь по той причине, что никогда не ясно, в какой момент у компьютерного аддикта, в частности, у игроголика, наступит момент пресыщения. Не будет ли уже поздно учиться и наверстывать? Не потеряет ли он свой социальный статус, пребывая в эйфории компьютерных игр, в данном случае подразумевается отчисление из школы или института, увольнение с работы, потеря звания или положения.

Возможно, что перенасыщение компьютерными играми в раннем детстве потребует гораздо меньше времени, чем, например, у студента вуза. Не исключено, что ребенку быстрее надоест однообразие экрана, по сравнению с беЗконечностью возможностей и неоткрытых моментов реального мира. Но, к сожалению, нет никаких гарантий, что психика ребенка при подобном неоправданном эксперименте не будет повреждена.

Проверенным способом не дать человеку оказаться в зависимости от компьютерных игр – это привлечь его в реальную жизнь, чтобы он реализовал себя в ней. Существует масса интересных занятий (общение с природой, практики йоги, чтение развивающей литературы и т.д.), которые не только позволяют познавать собственный мир, развивать бдительность и осознанность, а также тренируют тело и нормализуют психологическое состояние. Виртуальная же реальность – это нематериальность воздействия, условность параметров и эфемерность, – не есть жизнь, это лишь её вторичная часть, параллельный, но не основной процесс. Нет смысла игнорировать компьютерные возможности, необходимо их использовать по мере надобности, а развлечения в виде компьютерных игр совмещать с реальными активными действиями в реальном мире.

Диаграммы прецедентов частично описывает use case – прецедент использования проектируемой системы, давая частичное описание частичного применения системы с точки зрения условного внешнего обозревателя (за которым – в идеале - стоит согласованная точка зрения участников работ). При этом описание фокусируется на том, что должна делать система по отношению к своему внешнему окружению (периферии), а не то на том, как она эта делает.

Иначе говоря, диаграмма есть частичная спецификация.

Напомним, в рассматриваемом подходе выделение основных (но не всех возможных) прецедентов на начальной стадии разработки играет ключевую роль, что отличает этот подход от чисто алгоритмического. При этом сначала обычно рассматриваются успешные сценарии (варианты).

Заметим, в случае достаточно крупных программных систем мы не используем термин «алгоритм», например – неуместно говорить об «алгоритме текстового редактора (редактирования текста)» и т.п. Причина ясна – в сложных случаях мы можем надежно описать (проанализировать, проверить и т.п.) некоторые ветки алгоритма верхнего уровня, но не сам законченный алгоритм, предполагающий законченное описание всех возможных веток.

Иначе говоря, сценарий – это и частичная алгоритмизация.

Пример. Запись пациента на прием в поликлинику.

Данный простейший пример предполагает примерно следующий скрытый за ним сценарий прецедента (естественно сделать его комментарием к имени прецедента):

"Пациент звонит в поликлинику для записи к врачу в целях профилактики. Регистратор поликлиники находит в журнале регистрации ближайший свободный период, согласует время с пациентом и фиксирует его в журнале»

Make Appointment (согласовать назначение [у врача]) – имя прецедента. Patient (пациент) – роль человека. Связь между актором и прецедентом – ассоциация коммуникации (для краткости коммуникация – в виде обмена сообщениями)

Пример 2. Уточнение предыдущей диаграммы (посредством ее расширения).

Вторая диаграмма отражает больше деталей ситуации. Здесь появляются новые акторы: Scheduler – регистратор, Doctor – врач, Clerk – служащий, и новые прецеденты CancelAppointment – отменить прием, RequestMedication – запросить лечение и PayBill – оплатить счет.

Крупные программные среды UML-моделирования имеют средства поддержки версий. В таком случае мы можем считать представлением (view) группу диаграмм, относящихся либо к последней версии, либо ко всем. Второе, очевидно, предпочтительно.

Уже самый первый пример ставит перед нами «главный вопрос всех времен и народов»: «Ну и зачем мне эти диаграммы прецедентов?» Еще более популярный вариант: «Да вообще кому они нужны - все эти диаграммы!». В процессе обучения его лучше не скрывать в себе, но переадресовать себе самому, перефразируя и конкретизируя. Кому именно и когда именно и зачем именно они полезны?

Программист, конечно, увидит для себя возможности программной реализации - очертания [архитектуры, строения] будущей программы. Для понимания остальных возможностей нужно лишь представить себя в другой роли. В роли клиента – для оценки полезности использования системы в своей работе. В роли заказчика и постановщика – при обсуждении задачи. В роли тестера – при подготовке тестов прогона тех или иных веток выполнения программной системы.

Мораль стара – полезно встать на место другого, посмотреть на мир его глазами.

Но обратимся снова к конкретному примеру. Зачем нужно такое уточнение? Для человека, хорошо знакомого с предметной областью (доменом) – в данном случае, системой здравоохранения – в этой диаграмме нет новой информации. Для него она неявно содержится уже в первом прецеденте, выводиться из него. Однако, во-первых - не все люди одинаково хорошо знакомы с данным доменом. Во-вторых – они могут иметь разные мнения как на сам домен, так и на то, какие его черты должны быть отражены в разрабатываемой системе. Наконец, мы можем в дальнейшем попросту забыть то, на чем договорились.

Проще говоря, для понимания необходимости диаграмм вообще , достаточно представить себя просто человеком, который не все знает, не все помнит, не все умеет и т.д. Короче – хорошо бы быть скромней…

Описание коммуникаций. Диаграммы последовательностей [системы]- sequence diagrams

Диаграммы последовательностей некоторой системы объектов - артефакт модели (часть документированного описания) прецедентов, используемый для частичного описания поведения некоторой системы объектов в виде возможных, основных (успешных) и альтернативных сценариев.

Главное назначение таких диаграмм - отображение событий, пере­даваемых исполнителями системе через ее границы. Каждая из них дает схематическое описание сценария прецедента в виде последовательности событий, генерируе­мых внешними акторами - и компактное, обозримое (для анализа, контроля и т.п.) описание событий, генери­руемые внутри самой системы. Иначе говоря – диаграмма пытается ответить скорее на вопрос: «какие главные события инициируются извне», чем как именно система реагирует на внешние сигналы. Не точно и полно - лишь по мере возможности.

Отметим здесь новую трактовку старого поведенческого подхода (бихевиоризм, от behavior - поведение), базового для кибернетики. Строение системы важно – но не само по себе, а лишь постольку, поскольку оно обеспечивает нужное поведение, верную реакцию на внешние сигналы. Не так важно, как устроена система – важнее, чтобы она имитировала нужное поведение. Устройство разнообразных т.н. «умных» машин «виртуально» - это касается машин как реальных, так и виртуальных. Проще говоря – оно не должно и не может походить на настоящее. А поведение – реально.

В кибернетических терминах, все внутренние подсистемы (связанные с описанием объектов данной системы) рассматриваются как "черный ящик", а сама система – как полупрозрачный, или «серый ящик». Как и ранее, то, что находиться вне ящика считается относящимся к логике , внутри ящика – к реализации системы (скрытой в устройстве ящика – касается ли она определения структуры связанных с ним данных или методов). В «полупрозрачном» случае, имеется в виду реализация самого верхнего уровня.

Вспомним, что классы и объекты в ООП описывают – соответственно, на более и менее абстрактном уровне – статическое представление модели. Они содержат указание на методы – именованную ссылку на определение правил (алгоритмов) потенциального поведения объектов, при этом скрывая фактическое поведение объектов, по отношению друг к другу. Проще говоря, они отвечают скорее на вопрос «как может вести себя [один] данный объект», а не на вопрос о том, как ведут себя объекты – вместе, в целом.

Поведение системы объектов рассматривается здесь как скоординированное взаимодействие объектов, фиксируемое в виде временнóй шкалы исполнения методов посылки сообщений - трассы сообщений. Течение времени отображается координатой «сверху вниз», посылающие сообщения объекты (источники) левее, получающие сообщения – правее (приемники сообщений). По возможности.

По процедурному программированию нам хорошо знакомо понятие трассы [состояний] , описывающей фактическое поведение объекта в виде последовательности смен его состояний. При этом каждое из состояний описывается в виде именованного набора значений переменных – характеристик состояния объекта на некий момент времени. В императивной (командной) модели управления подразумевается, что некто (исполнитель верхнего уровня) командует изменениями ниже стоящего объекта, вызывая связанные с ним процедуры в соответствии с некоторым правилом - алгоритмом, программой изменений подчиненного объекта. Трасса вызовов – и есть ветка исполнения алгоритма, представляемая в виде последовательности имен соответствующих процедур.

В данном случае речь снова идет о трассе вызовов – точнее, о трассе инициирующих такие вызовы сообщений. Но уже в более сложном случае системы объектов, изменяющих (через вызов метода объекта-источника) состояний объекта-приемника (а также, возможно, в качестве побочного эффекта – и состояний других объектов). Изменение состояния и трактуется теперь как «событие в жизни объекта».

Здесь по-прежнему есть внешние объекты, инициирующие внутренние процессы обмена сообщениями, но в более сложных для описания случаях нет единого главного «командира» и иерархии подчиненности.

Пример. Бронирование места в гостинице.

сообщение

Внешний объект, инициирующий поток сообщений – окно регистрации Reservation window. Объект Reservation window посылает сообщение makeReservation() {забронировать } соответствующей службе сети отелей HotelChain. Та, в свою очередь пересылает сообщение makeReservation() отелю Hotel. Если в гостинице есть свободные номера, объекта Hotel вызывает методы Reservation {забронировать номер) и Confirmation {подтвердить заказ}.

Каждая из пунктирных вертикальных «линий жизни» (lifeline), представляет заполненное событиями время потенциального существования некоторого объекта – в виде изменения состояний других объектов и изменения его собственных состояний. Каждая стрелка описывает вызов метода посылки сообщения. Стрелка идет от отправителя к приемнику сообщения, выделяя полосу активности (период обработки сообщения - activation bar) на временной координате.

На диаграмме объект Hotel вызывает самого себя (self call) для определения доступности номера. Если условие IsRoom выполняется, Hotel создает объекты Reservation и Confirmation. Звездочка на вызове available означает итерацию – циклический вызов (для того, чтобы выяснить, доступен ли номер для всех дней предполагаемого пребывания гостя). Выражение в квадратных скобках означает условие (предикат).

Диаграмма включает в себя также поясняющий комментарий в виде текста на прямоугольнике с загнутым углом - возможный и, в любом неочевидном случае необходимый для любой иной UML диаграммы.

Диаграммы кооперации (взаимодействий) –

collaboration diagrams

Диаграммы кооперации, как и диаграммы последовательностей, относятся к диаграммам описания взаимодействия. Они содержат ту же информацию, что и диаграммы последовательностей – но в ином ракурсе, фокусируясь не на описании процессов коммуникации между объектами (в виде последовательности вызовов), но на определении роли объектов в качестве источника и приемника сообщений. Словом, здесь мы пытаемся ответить не на вопрос «как» происходит коммуникация фактически, но кто и кому может пересылать сообщения.

Пример. Тот же - бронирование места в гостинице.

объект

сообщение

Прямоугольники, представляющие роли объектов, помечаются именем класса и/или объекта (в последнем случае имя класса отделяется от имени объекта двоеточием). Сообщения на диаграмме кооперации нумеруются. При этом сообщения нижнего уровня - посылаемые во время обработки некоторого сообщения - нумеруются префиксами, отделяемыми точками от номера сообщения высшего уровня – в соответствии с последовательностью этих вызовов.

Иначе говоря, таким хорошо известным нам образом (линейная запись дерева) кодируется факт следования или вложенности скрытых здесь процессов обработки сообщений – одного в другой. Как и ранее, они не могут перекрываться.

Описание строения. Диаграммы состояний. Statechart diagrams.

Диаграммы состояний, или автоматные диаграммы - пожалуй, наиболее хорошо нам знакомые. Или, вернее, должны быть нам знакомы - по меньшей мере, по вводному курсу дискретной математики.

Вспомним общие положения. Конечный автомат – модель возможного реагирования (в виде прямой и обратной реакции) объекта моделирования на внешние события - изменения во внешней среде (окружении, периферии, ситуации, контексте и т.п.)

Понятие автомата - центральное в понимании логической схемы функционирования компьютера как устройства, выполняющего пошагово одну-единственную операцию (как и любое иное), имитирующую операцию аппликации (применения функции к аргументу). Неявно, понятие автомата лежит в начале основных программистских концепций – например, трактовке программ как преобразователя потоков и/или последовательных файлов. Но в данном случае, нам стоит вспомнить концепции более ранние. Не о компьютерах или программах, но о не менее знаменитой собаке академика Павлова…

В общем случае, автомат реагирует на такие изменения среды

• явно определяемым изменением состояния своего внутреннего, невидимого извне и скрытого внутри него устройства; такие внутренние состояния в теории автоматов именуются, но не описываются.
• изменением состояния среды – неявным, поскольку наличие таких состояний среды подразумевается, но не сами состояния не определяются.

Обратной связью называется изменение поведения (внутреннего состояния) автомата, возникающее (косвенно) в результате его собственных действий по изменению среды.

В явном виде, определяется коммуникация автомата со средой, в виде

• множества возможных входных и выходных сообщений. Их роль в теории автоматов выполняют элементарные сигналы, буквы (в ООП, естественно – объекты).
• двух функций (или одного оператора), определяющих по текущим входному сообщению и внутреннему состоянию выходное сообщение и следующее внутреннее состояние. Соответственно называемых функцией выхода и функцией перехода (transition).

Если (и когда ) входные сообщения отсутствуют, автомат описывает источник (или отправитель, sender)подготовленных им ранее выходных сообщений. Если (и когда ) отсутствуют выходные сообщения, автомат описывает приемник (адресат, получатель) и обработчик выходных сообщений.

• ввод – набор на клавиатуре - [предположительно] действующего (активного, верного) общего идентификатора пользователя - вроде номера паспорта; в данном случае – это номер клиента системы социального страхования SSN (social security number),
• ввод [предположительно] действующего персонального идентификатора пользователя как клиента данного банка PIN (personal id number)
• отсылку данной информации на проверку (validation).

Описание возможных [внутренних] состояний авторизации начинается с именования. Getting SSN – получить SSN, Getting PIN – получить PIN, Validating – проверка и Rejecting – отказ, в случае неудачи сценария «по умолчанию». Далее определяются переходы из состояния в состояние, для каждой пары состояний и всевозможных комбинаций сообщений.

Что описывается в теории множеств в терминах фундаментального понятия декартового произведения множеств.

Существенным отличием диаграмм состояний в UML (по сравнению с классической теорией автоматов) является возможность описания структурных состояний , т.е. состояний, которые сами являются системами. Тонким моментом является здесь переход сообщений через границы системы. Контуры принятого здесь UML подхода намечены нами при обсуждении понятия прецедента.

Но возможности языков всегда обусловлены необходимостью решения некоторой проблемы и прежде чем «влезать внутрь ящика (черного или серого)» стоит задуматься – какой именно? Классическая теория сложности вычислений определяет «информационный взрыв» - обилие информации, с которой человек не может справиться (manage) в терминах экспонент (например 2 n). Что не подлежит сомнению, но… В практике программирования уже полиномы (в данном случае, минимально n 2) – уже в общем случае не управляемы – не контролируемы, анализируемы, проверяемы и т.п. Для того, чтобы взглянуть в лицо хаосу, достаточно вообразить себе автомат со 50 состояниями. Кажется, немного… если бы не 2500 возможных переходов.

Это касается любых диаграмм – бинарных и иных графов, вне зависимости от интерпретации, типа задачи описания и способа ее решения. Надеюсь, сейчас для нас становиться куда более предметным не только понимание происхождения UML, но и всех иных структурных методов в программировании и в целом – назначение математических формализмов. А ты говорил - «пустая абстракция, оторванная от жизни»… Чьей жизни? - Только не от жизни описателя моделей.

Обратим внимание на интересную особенность примера. Авторизация – не вещь (физический объект), не система таких объектов, но процесс . И вместе с тем, конечно – объект нашего текущего внимания и описания.

Диаграммы деятельности –

activity diagrams.

Диаграммы деятельности – по сути своей, хорошо знакомые нам блок-схемы с рядом особенностей, отражающих изменение процедурного подхода под влиянием ООП и тех идей частичности описаний, которые мы связали ранее с итеративным подходом.

В особенности, трактовкой алгоритмов как совокупного описания множества успешных и неудачных сценариев прецедентов – в сложных случаях описываемых лишь частично на каждой стадии разработки.

Наиболее заметные отличия видны на следующем примере.

Пример. Схема работы банкомата (ATM Machine) по обслуживанию клиента (Customer) банка (Bank).

По-прежнему условия (предикаты) изображаются ромбами, методы ([пользовательские] операторы) – прямоугольниками с закругленными концами.

Сторожевое условие (guard condition) трактуется здесь как проверка необходимости выполнения неправильного хода событий – т.е. неудачного сценария. По сути – необходимости обработки логического исключения (exception) (вызванного сбоем «времени логики», а не «времени исполнения»).

Плавательные дорожки (swimlines) разделяют «пловцов» - объекты, чьи методы исполняются. Как видно из примера, фактически они трактуются здесь как субъекты деятельности , исполняющие некоторую общую работу.

В резком контрасте с ранним императивным и более поздним процедурным подходами. В первом объект исполняет команду, во втором – действия выполняются. В обоих случаях - без явного указания субъекта (актора), инициирующего (начинающего, активирующего) действие (операцию). Блок-схемы (flowcharts, т.е. диаграммы потоков) выражают поток передачи управления – с неявным субъектом управления и явным объектом управления. В данном случае уместнее говорить о субъектах – в рамках распределения и передаче полномочий и ответственности за ту или иную часть работы.

Продолжая разбор этих случаев, можно допустить две интерпретации примера, в зависимости от конкретной предметной области.

· Банкомат и банк вместе составляют систему-сервер, выполняющую работу для инициирующего ее клиента (актора) – имеющего приоритет, отраженный в порядке следования субъектов.

· Все субъекты исполняют некоторую общую работу, преследуя интересы взаимовыгодного сотрудничества. Клиент инициирует работу не потому, что он имеет абсолютный приоритет – но лишь потому, что «в этот раз кто-то все-таки должен начать первым». Иными словами – в других диаграммах возможен иной порядок расположения субъектов.

Конечно, для данной предметной области больше подходит первая, характерная для современных «клиент-серверных» подходов интерпретация.

Мы привыкли рассматривать подобные диаграммы как законченные описания. Но в контексте рассматриваемого подхода, существует еще одна важная трактовка диаграмм, исходящая из возможностей описателя. Можно предположить, что мы находимся на той стадии разработки, когда взаимоотношение субъектов еще не определены или нам неизвестны. Как-то (пока) надо описать.

Немедленным следствием возникающего здесь «разделения труда» между несколькими акторами, является необходимость согласования возникающего параллелизма выполнения действий. На диаграмме такое согласование обозначается новым типом ветвления – вилка (fork) и соединения (join) процессов.

Параллелизм – крайне сложная тема, допускающая много толкований. В контексте необходимости описания предметной области, естественно продолжить тему разделения труда между субъектами исходя из необходимости достижения общего результата. В этом «многопроцессорном» варианте порядок действий неважен.

Исходя из возможностей описателя, возможна иная трактовка. Мы знаем, что данный процесс когда-то должен начаться и когда-то завершиться. Но [пока] не знаем точно порядка действий.

Задача описания предметной области.

Модель предметной области отображает концептуальные классы – основные, с точки зрения моделирую­щего, классы понятий, относящиеся к предметной области (не к программной реализации).

В случае моделирования бизнеса – деятельности крупных предприятий - обычно говорят о бизнес-логике, бизнес-моделировании и т.п. На языке UML модель предметной области представляется в виде набора диаграмм классов, на которых свойства и методы проименованы, но в общем случае не реализованы. Иначе говоря – по мере возможности, определены интерфейсы классов.

Формально говоря, в рассматриваемом подходе построение диаграмм классов в основных своих принципах мало отличается от принятого в «обычном ООП». Самую существенную разницу привносят рассмотренные нами выше мотивы разделения труда. По мере возможности, программист соучаствует в предыдущих этапах, но отвечает за этап программной реализации. Внутри него, он волен выделять классы, исходя из необходимости решения внутренних проблем программной реализации – в рамках своей роли, он этого делать не может. Классы предметной области заданы реалиями предметной области.

Правда, в предлагаемом подходе это уже не означает односторонней подчиненности – по мере острой необходимости, он (изредка) - в качестве обратной связи (feedback) - может просить об изменении задачи в силу невозможности выполнить задачу в заданных условиях – например, при заданных ресурсах времени (т.е. в срок).

Напомним (в качестве пищи для размышлений), что исторически понятие [петли] обратной связи (feedback loop) появилось в кибернетике (точнее, в теории автоматов) именно в связи с необходимостью формального описания сложного поведения, характерного для живых существ. А не реальных автоматов , наиболее частых (в силу простоты) примеров в сегодняшней литературе по программированию.

Модель пред­метной области отображает:

· объекты предметной области или концептуальные классы;

· ассоциации между концептуальными классами;

· атрибуты и операции концептуальных классов (имена свойств и методов).

Пример диаграммы классов. Схема оплаты заказов.

Пример подразумевает примерно следующий (успешный) сценарий оплаты (payment) заказа (order) клиентом (customer) некоторой торгово-транспортной компании: «Клиент, заказавший список товаров (см. item – характеризацию свойств товара в отдельном пункте заказа) может оплатить заказ кредитной карточкой (credit), наличными (cash) или банковским чеком (check)»

Обратим внимание, что диаграммы классов, помимо самих классов, описывают в виде графа и разнообразные реальные связи (association) между классами.

Иначе говоря – при описании структуры классов мы применяем идущий от теории множеств и отношений (relation) реляционный подход, рассмотренный нами ранее при освоении реляционных баз данных. Отметим здесь возможность указания кратности связей, описывающих точнее (по сравнению с «один» и «много»), сколько объектов (экземпляров, instance) одного класса может находиться в данном отношении с другим классом. 0..1 - не более одного, 1 - ровно 1, 1* - не менее одного и т.п.

Некоторую путаницу здесь обычно вносит разнообразие типов связей. Здесь связь (association) – любая возможная связь между классами, вне зависимости от того, какое дальнейшее отношение между объектами оно подразумевает.

Одни из них – как и ранее - относятся к описанию структуры данных. Таковы, например, связь Customer-Order и связь «часть-целое» (aggregation, отношение агрегирования) между классами Order и OrderDetail.

Другие (generalization – обобщение) – к описанию взаимосвязи классов по наследованию. См. в примере связь класса Payment с подклассами Cash, Check и Credit. Это статическая (фиксированная) связь между классами , подразумевающая возможность динамической (изменяемой) связи между объектом и классом . В каждый момент времени объект относим к некоторому конкретному классу – но затем эта принадлежность объекта может измениться. Что собственно и отличает понятие класса в ООП от типа в процедурном программировании.

Закладки на будущее. Помимо «просто связей», своеобразной особенностью UML является возможность определения иных, пользовательских типов связей, а также группировки классов в пакеты – по иным, отличным от рассмотренных нами ранее соображениям. В том числе, будущим, пока нам неизвестным.

Обычно пакеты (равно как изначально модули и компоненты) связывают с решением специальных задач обработки программ в качестве данных (например, компиляции), но мы вольны их использовать и по каким-то иным, оригинальным соображением (если они действительно оригинальны).

Диаграммы объектов. *

Диаграммы объектов используются значительно реже диаграмм классов. Фактически, мы спускаемся здесь до уровня программной реализации. Применять их полезно, когда графическое представление помогает обратить внимание участников разработки на те особенности реализации, которые тяжело распознать по тексту программы.

В качестве неформальной мотивации, легко представить температуру в коллективе при возвращении из отпуска программиста, не посвятившего коллег в особенности реализации. Как известно, по закону Паркинсона (он же закон падения бутерброда) необходимость коррекции программного кода происходят как раз во время отсутствия написавшего его программиста! Во всяком случае, такие примеры надолго запоминаются…

Пример 1. Рекурсивные связи

Здесь предполагается иерархия классов, описывающих подразделения (departments) университета.

Пример 2. Унаследованные статические связи.

mathStat, math, statistics, appliedMath, mathEd – объекты, ссылки на класс Department

Вероятно, более сложным и важным примером является описание далеко не всегда очевидных возможностей изменения в программе принадлежности одного объекта к различным классам – относительно иерархии наследования.

Диаграммы компонент и диаграммы развертывания –

Component and deployment diagrams

Компонента [архитектуры программной системы] – модуль, часть [текста] программы, традиционно связываемый с автоматизацией, алгоритмической обработкой программного кода (программы как данные). При использовании UML они трактуются как физические аналоги диаграмм классов и описываются аналогичным образом. Иначе говоря, диаграммы компонентов - формальный аналог диаграмм классов, предназначенный для описания программной архитектуры, строения программной системы.

И в этом качестве – не столь важны для прикладного программиста. Но еще раз обратим здесь внимание на один важный момент. Мы привыкли, что задачи программирования ставятся заказчиком - задаются извне программирования. Но, несомненно, весьма большая часть задач рождается внутри самого программирования – касается ли они software или hardware, программной или аппаратной его части. Так, изначально модули трактовались скорее как единицы компиляции (compilation, сборки) – но проложили путь объектному программированию в качестве универсального способа моделирования. То, что в модульном программировании трактуется как именованная константа (имя модуля обозначает фиксированный интерфейс и его реализацию), в объектном становиться именем переменной (имя объекта обозначает переменный интерфейс и реализацию).

В компонентном программировании понятие компоненты идет еще дальше и имеет более четкое определение. Просто – именованный, но [пока] никак не реализованный интерфейс. Родившись в среде чисто системных задач (особенно важно здесь вспомнить задачу поддержки версий), она становиться здесь инструментом решения любых задач (повышенной сложности).

Диаграммы развертывания предназначены главным образом для описания физической конфигурации (архитектуры) программного и аппаратного обеспечения. Так, следующий пример показывает взаимосвязи между программными и аппаратными компонентами программной системы по обработке транзакций по сделкам с недвижимостью.

Пример. Физическая среда поддержки продажи недвижимости.

Здесь Real Estate Server и Bank Server – сервера агентства по продаже недвижимости и ипотечного банка, предоставляющего ссуду своему клиенту (customer) в ответ на его заявление (application). PC – клиентский компьютер, позволяющий пользователю разрабатываемой нами программной системы делать запросы как в банк, так и агентство, в соответствии с имеющейся в его базе данных списком (listing) предложений.

Аппаратные устройства представляются узлами (nodes). Каждая программная компонента связана с некоторым узлом и представляется на диаграмме в виде прямоугольника с двойной петлей в верхнем левом углу. Отдельным значком (кружок) выделен интерфейс – набор сервисных функций (возможностей поддержки) предоставляемых соотвествующимим системами клиенту.

Концептуальное понимание термина прозрачно. Клиент не может знать сложное внутренное устройство систем (хотя и должен знать, что оно сложно и потому ценить труд разработчиков). Больше того. Не будучи высоквалифицированным специалистом, он не должен вмешиваться в их функционирование – причем даже тогда, когда для этого есть физическая возможность . Это дает косвенное определение моральных ограничений, честного клиента и попросту – культурного человека . Не хакера.

Однако, для нормального функционирования всей системы он вправе получить доступ к интерфейсу – описание которого ему, скорее всего, известно лишь в форме инструкции пользователя в неформальном текстовом или графическом виде, т.е. на обычном человеческом языке. Проще говоря, кто-то все-таки должен ему обяснить азы - «что, как и почему».

По сути единственным существенным нововедением здесь является специальное обозначение символа для интерфейса , рассматриваемого отдельно от его программной или физической реализации (см. обсуждение выше). По всей видимости, Unified Modelling Language еще нуждается в дальнейшей унификации. Что ж, все люди – люди, в том числе и создатели языков моделирования.

Но закончить наш обзор UML я хотел бы не этим – но обращением к читателю.

1. Концептуализация системы: идея приложения – игра на развитие памяти.

2. Аналитическая модель – это точное, четкое представление задачи, позволяющее отвечать на вопросы и строить решения.

3. Проектная модель – это реализация решений задач, понятых на этапе анализа.

Краткое описание игры : на экране появляются фигуры различной формы и цвета, игрок щелкает по последней появившейся фигуре, если выбор сделан правильно, то появляется новая фигура. Суть игры - в том, что чем больше фигур на экране, тем труднее определиться с выбором.

Сложность. Игра должна поддерживать стандартные варианты сложности (например, легкий, средний, трудный). Пользователь должен иметь возможность настроить свою сложность игры.

Уровни. Вне зависимости от типа сложности игра должна поддерживать уровни. Уровень определяет максимальное количество фигур на экране. Т.е. количество фигур – это функция от уровня.

Подсказки. В случае затруднения выбора фигуры игрок может выбрать подсказку.

База данных. По возможности в системе должна храниться информация об игроках.

Дополнительные требования. Необходимо все делать так, чтобы игра была масштабируемой, т.е. пользователь мог подключать к своей игре различные варианты сложности.

Воспользуемся итерационным подходом по разработке приложения. На первой итерации реализуем только небольшую часть требований, так как это обеспечит наиболее раннюю обратную связь.

Модель вариантов использования, прецедентов

Рассмотрим прецеденты Игра и Настройка сложности.

Основными артефактами при моделировании прецедентов являются диаграммы прецедентов, прецеденты, диаграммы последовательностей прецедентов. Многие новички в области ООА/П при моделировании прецедентов делают акцент лишь на диаграммах прецедентов, что по своей сути не приносит существенной пользы. Необходимо понимать, что диаграммы отображают лишь имена , названия прецедентов , а не сами прецеденты.

Рисунок 1. Диаграмма прецедентов

Напомним, что прецедент – это рассказ об использовании системы действующим лицом, который в дальнейшем можно для большей наглядности спроектировать в диаграммы последовательностей прецедентов.

Идентификация действующих лиц. Единственным действующим лицо является Игрок. Игрок не является частью системы, потому как система не может управлять его действиями, мы может ожидать только некоторую последовательность действий от игрока.

Идентификация начальных событий. Определим, какие события инициируют прецеденты Игра и Настройка сложности . В данном случае начальным событием является запрос соответствующих услуг, предоставляемых системой.

Идентификация конечных событий. Также следует определить конечные события. Для прецедента Настройка сложности таковым будет установка параметров сложности игры, здесь все понятно. Для прецедента Игра ситуация иная: вариант использования Игра может продолжаться до тех пор, пока игра не будет выиграна или проиграна. Конечным событием прецедента Игра выберем событие, когда игроку надоест данный сервис, т.е. выход из игры.

Предварительные рекомендации : в качестве прецедентов следует выбирать только полные транзакции, несущие смысл для пользователя системы. Хотя ведущие методологи уже определили стиль написания прецедентов, это вовсе не означает, что мы должны строго следовать ему (или не следовать лишь по причине несогласия). Не забудем, что прецеденты отвечают на вопрос “что”, а не на вопрос “как”, т.е. не надо в прецеденте описывать каким образом достигается тот или иной результат.

Прецедент Игра.

Прецедент Настройка сложности.

Многим коллегам может показаться абсурдность моделирования такой маленькой задачи. Но в том-то и прелесть, что маленький пример лишь иллюстрирует принципы, не отвлекая нас от самих принципов, рассматриваемого в данном пособии. Иначе, увлекшись самой игрой (предметной областью) можно забыть, то зачем мы здесь сегодня собрались.

Теперь спроектируем прецеденты в диаграммы последовательностей прецедентов. Хотя в UML и нет такого понятия, оно позволит нам воссоздать некое логическое звено в рассуждениях по построению моделей.

Рисунок 2. Диаграмма последовательностей прецедента Игра

Рисунок 3. Диаграмма последовательностей прецедента Настройка сложности

Анализ приложения

В анализе предметной области нет необходимости, потому как, приложение не имеет аналогов в реальном мире. Проведем анализ приложения: выделим аспекты программного приложения, видимые пользователю и отражающие его точку зрения. Но анализ предметной области можно провести по аналогичной схеме.

Модель классов приложения.

Одним из артефактов анализа приложения являются диаграммы классов приложения. Это означает, что в моделях нежелательно отображать классы, относящиеся к уровню реализации (списки, деревья и т.п. абстрактные типы данных).

Классы. В качестве источника потенциальных классов выделим прецеденты, но это не единственный источник. Обычно классы соответствуют существительным. Например, из предложения – система (экран) отображает фигуру, можно отобрать потенциальные классы Система (экран), Фигура.

Проблема: одна часть речи может плавно перетекать в другую. Не стоит долго мучиться над вопросом соотношения ключевых слов со списком потенциальных классов. Модели классов будут уточняться со временем, и абсолютно корректную модель построить сразу, чаще всего, невозможно. Хотя это и не означает, что это бесполезное занятие.

Выбираем потенциальные классы для нашего примера: игрок, игра, фигура, сложность, уровень, эллипс, прямоугольник.

Замечание: вообще говоря, для каждого прецедента обычно приходится строить свою модель классов. Но так как приложение небольшое, то построим единую модель классов для обоих прецедентов.

Свойства. Определим свойства классов. Свойства – это такие концепции, которые не обладают собственной индивидуальностью. В данном случае, например, цвет фигуры (но если бы мы строили графический редактор, то цвет, скорее всего, обладал бы такой индивидуальностью). Такие свойства можно найти в списке потенциальных классов.

Типичной ошибкой при выделении свойств является запись в свойства классов объектов, которые представляют собой сложные объекты. Например, можно в качестве свойства класса игра указать сложность, но класс сложность обладает своим уникальным поведением, для него важна индивидуальность, поэтому эти два класса лучше связать между собой посредством ассоциации.

Замечание : если вы строите модель приложения или предметной области, то также не стоит указывать в качестве свойств внутренний идентификатор. Такого рода атрибут не имеет значения в реальном мире, а приносит лишь удобство для реализации.

Ассоциации. Далее между выбранными классами установим связи – ассоциации. Связи можно извлечь из тех же прецедентов, глаголы – это потенциальные связи. Иначе говоря – как и ранее - проблема понимания слов естественного языка в том или ином качестве остается.

Например, игра определяется сложностью.

Рисунок 4. Диаграмма классов приложения

На диаграмме присутствуют две ассоциации - игра определяется сложностью , фигура определяется сложностью .

Зная шаблон проектирования Низкое связывание , вижу потенциальную ошибку, что одна из этих ассоциаций лишняя, но какая именно - решу на этапе проектирования.

Операции. При моделировании классов сразу можно выделить наиболее очевидные операции. Например, фигуру можно прорисовать.

Рекомендация: вообще говоря, диаграмма классов строится параллельно с диаграммой взаимодействия, на диаграмме взаимодействия отображаются сообщения, посылаемые между объектами. Сообщение – это вызов функции класса. Так что операции классов лучше брать из диаграмм взаимодействия.

Обобщения. Далее организуем структуру иерархии классов по наследованию путем выявления общей структуры. Общую структуру можно выделить у классов Эллипс, Прямоугольник и т.д. в класс Фигура . К такому обобщению можно прийти из двух соображений. Обобщение снизу вверх: в суперклассе Фигура должны быть определены общие черты для классов Эллипс, Прямоугольник (координаты, цвет, время жизни). Конкретизация сверху вниз: выделим из описания игры именные группы, состоящие из различных обстоятельств с указанным существительным. Например, «фигура прямоугольник» или «фигура эллипс».

Рисунок 5. Диаграмма классов приложения с обобщением

Замечание: возможно, это обобщение даст в дальнейшем точку расширения типов фигур, отображаемых на экране.

Резюме: модели классов полезны не только для определения структур данных. Прослеживание моделей классов позволяет выразить некоторые виды поведения, т.е. прецеденты.

Модель состояний приложения

Еще одним артефактом этапа анализа приложения являются диаграммы состояний. Диаграммы состояний требуются для объектов предметной области, которые имеют нетривиальное, в том числе циклическое поведение. Большинство же классов в нашем случае не требует использования диаграмм состояний, для их описания достаточно списка операций. Например, таковым является класс Фигура - для данного приложения неважно, в каком состоянии находиться фигура.

Выделим классы, обладающие разными состояниями. Таковым, например, является класс Игра . Этот класс может находиться в состояниях Игры, Победы и т.д.

Выделим состояния класса Игры . Для этого мысленно представим себе объект класса Игра, пытаясь понять различия этого объекта в состояниях Игра, Победа, Проигрыш . В состоянии Игра объект прорисовывает фигуру, а в остальных состояниях – нет. Иначе говоря, ассоциация между классами Игра и Фигура присутствует в состоянии Игра , а в состояниях Победа и Проигрыш эта ассоциация отсутствует (тем самым состояния Победа и Проигрыш для меня неотличимы).

По причине маленького масштаба примера, может показаться, что нет необходимости в данных моделях. На практике в таком случае можно отнести их к программной реализации, но здесь возникает желание привести пример моделирования диаграммы состояний.

Выделение событий. После выделения состояний необходимо выделить события, которые вызывают переход между состояниями.

· Событие сигнала – это событие получения или отправки сигнала.

· Событие изменения – это событие, вызванное выполнением логического выражения.

· Событие времени – это событие, вызванное достижения момента абсолютного времени или истечением временного интервала.

Событие изменения Выполнение условий игры переводит объект класса Игра из состояния Игры в состояние Победа . Событие изменения Невыполнение условий игры переводит объект класса Игра из состояния Игры в состояние Проигрыш . Тем самым разные события приводят объект в разные состояния.

Событие – это точки на линии времени, а состояния – это интервалы.

Рисунок 6. Диаграмма состояний для класса Игра

Внутри состояний также могут происходить события, но эти события не вызывают переходов между состояниями. Например, в состоянии Игра происходят события прорисовки фигур, события выбора игроком фигуры.

Диаграмма состояний объекта – это автомат (граф), вершинами которого являются состояния, а ребрами – события.

Резюме: на этом мы заканчиваем процесс проведения анализа предметной области приложения. После этого следует еще раз пересмотреть полученные модели, подкорректировать при необходимости. Основная цель анализа – определение проблемы, не давая особых преимуществ какому-либо варианту реализации.

Проектирование приложения

Проектирование системы – это выбор высокоуровневой стратегии решения задач.

Модель взаимодействий приложения

Вернемся к прецедентам, потому как модели взаимодействий строятся на модели прецедентов. Артефакт диаграммы последовательностей прецедентов отвечали на вопрос “что”, в данном разделе построим диаграммы последовательностей, отвечающие на вопрос “как” при решении задач варианта использования Игра.

Обратимся к сценарию прецедента Игра, инициализация которого происходит после события запуска этого сервиса Игроком.

Инициализация игры. Согласно шаблонам проектирования необходим класс-контроллер, который будет принимать на себя “огонь” событий от пользователя. Пусть класс Игра отвечает за запуск игры.

Создание фигуры включает в себя последовательность действий: случайное определение параметров будущей фигуры и создание фигуры согласно параметрам.

Определение значений атрибутов будущей фигуры. Так как фигура определяется атрибутами (тип, цвет, положение), а значения атрибутов должны быть случайны, то необходим класс, который будет отвечать за случайное образование значений атрибутов – класс Алгоритм . Значения атрибутов зависят от сложности игры. Иначе говоря, здесь мы замечаем связывание классов Алгоритм и Сложность - т.е. значения атрибутов есть функция от Сложности. Тем самым Сложность передается классу Алгоритм в качестве параметра. Значит, Сложность надо передать в качестве параметра при запуске игры.

Создание фигуры. Параметры будущей фигуры определены, но какой класс будет отвечать за создание фигуры? Здесь применим шаблон проектирования Creator, согласно которому создавать будет тот класс, который обладает большей информацией об объекте, таковым является класс Алгоритм. Класс Алгоритм возвратит классу Игра положение новой фигуры. После создания фигуры класс переходит в режим ожидания выбора пользователем фигуры.

Выбор фигуры. Обработку этого события примет на себя класс-контроллер Игра. Проверку верности выбора фигуры игроком производи сам класс-контроллер, так как он обладает всей информацией для этого. Если Игрок сделал верный выбор, то система опять прорисовывает новую фигуру, иначе игра переходит в состояние Проигрыша.

Рисунок 7. Диаграмма последовательностей прецедента Игра

Резюме: не все со мной могут согласиться при принятом здесь подходе к анализу и проектированию данной конкретной системы. Вообще говоря, он отражает достаточно субъективный взгляд на вещи.

ПОСЛЕСЛОВИЕ ДЛЯ ХАКЕРОВ. ОСНОВНОЙ РЕСУРС.

Конечно, не все из сказанного выше было для тебя на 100% ясно и на 100% полезно - в смысле 100% готовности завтра же приступить к разработке сложных программных систем 100% надежности. Вроде так актуальных сегодня систем задач 100% защиты информации «от где-то спрятавшихся злобных хакеров». Я не верю, что стопроцентные гарантии здесь возможны - и нужны вообще. Во всяком случае, эта скромная методичка не ставила перед собой недостижимых целей. Это всего лишь инструкция для еще не квалифицированного пользователя (клиента) языка UML . Написанная, по мере возможности, «по-человечески».

Никто не совершенен – ни ты, «клиент образования», ни я, твой «сервер». Ты недоучился или я недоучил, теперь уже поздно искать виноватых. Здесь мы сделали лишь первую итерацию в процессе подготовки. Конечно, для достаточно надежного программирования сложных систем нужно еще углубляться, специализироваться, еще многое знать и уметь. Это ясно. Но данное пособие – о другом. Здесь я хотел сделать не шаг вперед, но шаг назад – показать тебе, что сначала нужно суметь заново понять уже пройденное . Зачастую – недопонятое, пройденное мимо.

Хакер – вовсе не злобный преступник. По крайней мере – изначально. Напротив, хакером называют и энтузиаста программирования. Тогда хакеры - это ты и я. Что ж, без интереса к работе – жизнь скучна. Мы же все-таки люди, не роботы. Все не идеальны, все индивидуальны.

Но все мы поначалу беремся сделать 1) все 2) сразу 3) идеально. И это нормально – пока не сильно касается других, близких и дальних. Момент истины наступает, когда наш идеальный сценарий заканчивается неудачей. Тогда одни начинают учиться работать всерьез, а те, что покруче - искать виноватых. «Недоучили, не так и не тому учили» – в общем, недодали ресурсов. Милый, а ты сам – сильно вкладывался? Не скрыты ли за твоей непоколебимой верой в безграничную мощь собственной интуиции надежда на авось и… обычная лень, нежелание трудиться?

Hack-work – это поденщина, рутинная и халтурная работа, а «крутой хакер» – человек крайне ненадежный. Бесплатно или за хорошие деньги, но если такой возьмется за разработку уже не игрушечных систем – реального вреда будет не меньше, чем от любого «злобного хакера» (как правило – виртуального). Расплачиваться же тогда будут все. Реально. И интересно тогда уже точно никому не будет.

Дело тут не в самих деньгах, договорах и иных артефактах. Это лишь обозначения общественного договора, знаки доверия и договоренностей между людьми. Просто на будущее вещи приходиться фиксировать – чтобы не забыть прошлого. Основной ресурс – ресурс человеческих взаимоотношений. Если не приумножать его, тогда действительно – кому нужна вся эта математика? It’s a deal -договорились?

Я надеюсь, теперь ты лучше понимаешь то, на что и кого именно я делал свой расчет. Вот такая математика…

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Гради Буч, Джеймс Рамбо, Ивар Джекобсон – Язык UML. Руководство пользователя. Издательство ДМК Пресс, 2007 г., 496 с. Классика от создателей UML.

2. Крэг Ларман – Применение UML 2.0 и шаблонов проектирования. Издательство Вильямс, 2008 г., 736 с. Отражает доминирующий сегодня инженерный подход к ОО АП.

3. Дж. Рамбо, М. Блаха - UML 2.O. Объектно-ориентированное моделирование и разработка. 2-е изд. - СПб.: Питер, 2007. - 544 с. То же, с чуть более практическим уклоном.

4. Rational University – материалы академической программы корпорации IBM (см. http://www.ibm.com/ru/software/info/students/): Essentials of visual modeling, Fundamentals of Rational Rose. Сокровищница примеров, тестов и лабораторных работ.

Дополнительная литература.

1. Мартин Фаулер. UML. Основы. Издательство Символ-Плюс, 2006 г., 192 с. Краткий справочник.

2. Rational University – материалы академической программы корпорации IBM (см. http://www.ibm.com/ru/software/info/students/): Mastering Object-Oriented Analysis and Design, Managing the Management of Iterative Development и другие.

3. Бертран Мейер. Объектно-ориентирование конструирование программных систем . Издательство Русская редакция 2005 г., 1204 с. Отражает более классический взгляд на современную ситуацию. Требует хорошей математической подготовки.

Дополнительная литература - для преподавателей.

Ф.А. Новиков. Описание практической работы студентов (ЛП) по дисциплине «Анализ и проектирование на UML» - кафедра «Технологии программирования», Санкт‐Петербургский государственный университет информационных технологий, механики и оптики, Санкт‐Петербург, 2007

Выше автор ориентировался на индивидуальную подготовку. Но единственный надежный способ практической проверки понимания изложенных выше концепций ОО АП – особенно, «критерия 36.6» - коллективная, командная разработка . Методическая разработка Ф. Новикова дает здесь хороший старт - в виде схемы проведения соответствующих лабораторных работ. Хотя автор лично рекомендовал бы для их выполнения задания игрового характера, не претендующие на серьезность. Например - шахматы, шашки, иные настольные игры.

Впрочем, стоит перечитать Ромео и Джульетту , чтобы понять, что истинный смысл цитаты относиться не к собственно розам. Даже - рациональным или виртуальным. Главная тема трагедии обозначается в самом ее начале: Две равно уважаемых семьи в Вероне, где встречают нас события…

Слушателям данного курса доступны лицензионные программные продукты компаний IBM и Microsoft – для этого достаточно обратиться к преподавателю курса (автору данного пособия)

В рамках, определяемых популярной шуткой. Преподаватель – преподавателю: «Ну и глупые же студенты попались. Объяснял, объяснял – уже сам все понял, а они все никак не поймут!»

Говорят, что Ньютон произнес эту знаменитую фразу в связи с обсуждением распределения академических часов на занятия иностранными языками и математикой.

Согласно учебной программе:(- но смотри послесловие J

Русскоязычная терминология, относящая к рассматриваемым проблемам, еще не вполне устоялась. В случае затруднений с переводом автор – во избежание неоднозначного понимания - использует «кальку». Неточный перевод чужих реалий в свои собственные порождает крайне тяжелые проблемы.

Collaboration – сотрудничество. В русском языке слово коллаборационист имеет негативный смысл, потому чаще говорят о диаграммах коопераций.

Автор главы – Анастасия Сабирзянова. Я внес лишь несущественные стилистические правки – поскольку мне нравиться ее живой и честный стиль изложения процесса разработки. Понятно, при желании она могла бы слукавить… Ведь Анастасия отлично закончила факультет ВМК КГУ и имеет уже достаточно большой опыт практического разработки коммерческих приложений. Впрочем - наверное, именно поэтому и не смогла… Н.Б.

Что верно – при учете необходимости трактовать в таких случаях иные части речи как существительные. Вспомним пример «Авторизация», где мы трактуем операцию авторизовать как процесс. Н.Б.

Ключевые слова : имеется в виду глоссарий – компактный список основных терминов, описывающих предметную область. В остальном - мнение Анастасии хорошо ложиться в концепцию ОО АП. Модель – не только и не столько конечный результат разработки. Это текущий результат понимания проблем, с ней связанных. Отсюда – необходимость и полезность проб. Н.Б.

Не всегда, не абсолютно. Описание предметной области имеет приоритет – по умолчанию , при прочих равных условиях. Но напомним, главной задачей итеративного метода является (более-менее) равномерное продвижение всех видов работ. Внутренний идентификатор – например, первичный ключ таблицы БД - также может быть выбран далеко не случайно, но исходя из задач программной реализации. Можно представить себе крайнюю исключительную ситуацию, когда из-за проблем реализации приходиться ограничивать описание предметной области. Разница – в том, что обоснования требуют единичные исключения, а не общие правила. Н.Б.

Мы не затрагивали в данном пособии крайне полезное понятие шаблона проектирования (к тому же, если честно - я не помню такого шаблона). Пока – до знакомства с ним по литературе (см. например ) читатель здесь и далее может читать его так: «ведущие разработчики с большим опытом рекомендуют создать в данной ситуации следующий класс». Н.Б.

В простых случаях. В общем случае, сообщение ссылается на вызов, и соотношение сообщений и операций приходиться задавать особо. Н.Б.

Равно как и желание предупредить возможные ошибки на более ранней стадии. Н.Б.

Я не случайно выделил выше субъекты действий. В главном, я солидарен с Анастасией в ее понимания сути подхода, выраженном ранее и во введении к примеру. Все разработчики – субъекты, или попросту – люди. Не боги, но и не роботы. А каждый человек имеет свой личный подход к решению проблем, зависящий от теоретической квалификации, практического опыта и многих иных вещей – крайне полезных для понимания проблем, но не предопределяющих однозначно решения. Жизнь сложна – языки просты.

Болезни современного программирования, которую и пытается лечить UML – идут от обратного. Не разобравшись в проблемах, мы часто заранее уверены в однозначности решения. Каждый – своего собственного. Оттого-то зачастую температура «в среднем по больнице» поднимается выше нормальной 36.6 - Н.Б.

Реми Кулом (слева) с компьютерной программой Crazy Stone против гроссмейстера Норимото Ёды

В 1994 году компьютер обыграл чемпиона мира по шашкам, в 1997 году - по шахматам. Сегодня компьютеры превосходят людей абсолютно во всех популярных играх с полной информацией , кроме одной - го.

У классической игры с 2500-летней историей очень простые правила, но компьютерные программы даже близко не могут подобраться к победе над лучшими гроссмейстерами, пишет Wired.

Древнюю игру можно считать «восточной версией шахмат». Как и шахматы, это игра с полной информацией, то есть в любой момент игры все игроки имеют полную информацию о состоянии игры и воздействуют на игру дискретными действиями. Здесь успех не зависит от удачи или скорости реакции.

Несмотря на рост вычислительной мощи компьютеров (чемпион мира по шахматам сегодня, вероятно, проиграет даже вашему домашнему ПК), алгоритмы игры в го на экспертном уровне остаются нерешённой и одной из самых интересных задач ИИ. Проблема ещё и в том, что очень немногие способны подняться до девятого дана в игре. Для этого нужно несколько лет обучаться в Японии или Корее. Там талантливых детей забирают из дома для обучения в академии го примерно с 9 лет.

Продвинутые любители почти всегда застревают на определённом уровне игры и не могут улучшить результат: «Требуется некий ментальный прыжок, чтобы снять эту блокировку, и в разработке программ та же проблема, - объясняет Дэвид Фотлэнд (David Fotland), главный разработчик процессора PA-RISC в компании Hewlett Packard в 70-е годы. Он тестировал программу го на процессоре своей разработки. - Вопрос в том, как оценивать всю доску, а не отдельные фрагменты».

Игра давно пользовалась популярностью не только на востоке, но и на западе, особенно среди математиков и физиков. Например, Эйнштейн частенько играл в го, также как знаменитые математики Джон Нэш и Алан Тьюринг.

Компьютерные программы для го разрабатывают уже 45 лет, этой проблеме уделяли почти столько же внимания, сколько и шахматным программам. Первую написал гений теории игр Альфред Зобрист в 1968 году. Она могла обыграть абсолютного новичка, который только что познакомился с правилами (запись первой игры человек-компьютер). Начало казалось оптимистичным. В следующие четыре десятилетия было потрачено огромное количество времени и интеллектуальных усилий, но даже с учётом прогресса в вычислительной мощности программы так и не смогли одолеть даже продвинутого любителя.

Причину можно понять, если сравнить го с шахматами. В начале шахматной партии у белых есть 20 возможных ходов, а у чёрных - 20 возможных вариантов ответа. После первого хода на доске может быть 400 различных позиций. А теперь сравните цифры в го: на доске 19х19 у чёрных есть 361 возможных начальных ходов, а у белых 360 вариантов ответа. Это означает 129 960 возможных комбинаций только после первого раунда.

Так называемый «фактор ветвления» - среднее количество ходов, доступных в каждом раунде - в шахматах составляет 35, в го - 250. Игры с сильным ветвлением затрудняют работу стандартных алгоритмов, использующих правило минимакса для создания дерева возможных комбинаций. Даже с учётом анализа не всех, а только перспективных ветвлений для более глубокого анализа. То, что работает в шашках и шахматах, не работает в го. Выбор перспективных ветвлений в дереве возможных комбинаций го - часто совершенно таинственный процесс. Даже игроки не понимают, как они это делают: «Просто смотришь на доску и знаешь», говорят они.

Опять же, в шахматах почти всегда можно понять, кто выигрывает, хотя бы по числу фигур. В го ситуацию могут толковать только эксперты.

Среднее количество ходов в игре: в шахматах - около 40, в го - 200. Учитывая фактор ветвления и эту статистику, становится понятным бессилие компьютеров.

Талантливый французский программист Реми Кулом (Rémi Coulom) добился первого успеха с программой Crazy Stone в 2006 году, когда догадался совместить минимакс и метод Монте-Карло. Новый алгоритм расчёта дерева ветвлений он назвал Monte Carlo Tree Search или MCTS. Француз выиграл чемпионат среди компьютерных программ UEC Cup в 2007 и 2008 годах, но это так и не принесло ему известности, и Реми забросил разработку. Но в 2010 году он получил предложение от японского игрового разработчика Unbalance - и в 2011 году вышла первая коммерческая версия Crazy Stone. В 2013 году Реми победно вернулся на чемпионат.

Однако, в 2014 году случилась неудача. В финальном противостоянии против программы Zen зрители поняли, что творится нечто странное уже после третьего хода. Программа Zen, после стандартной постановки двух камней по углам вдруг поставила третий камень около центра. Так никто не играл, это было явно «нечеловеческое» решение. Вскоре уровень победных ожиданий у Crazy Stone вырос до неприлично высоких значений, более 60%. Судя по всему, программа считала безопасной группу камней в правом верхнем углу, хотя она не была безопасной. Поскольку успешная стратегия напрямую зависит от правильной оценки доски, зрители начали шептаться о возможном поражении Crazy Stone. Так оно и вышло: на 186 ходу Crazy Stone признала поражение, а Zen стал новым чемпионом UEC Cup.

Впрочем, у Кулома осталась возможность реванша. Как финалист, он получил право играть против настоящего гроссмейстера-человека с форой в четыре камня. В этом году на турнир приехал Норимото Ёда. Японский гроссмейстер сел за стол в традиционном зелёном кимоно. Реми Кулом - в очках без оправы и синем свитере, в которых был и на прошлом чемпионате.

Диаграммы прецедентов.

Среда выполнения

Теория Введение

Для того чтобы более точно понять, как должна работать система, все чаще используется описание функциональности системы через варианты использования (Use Caseили прецеденты). Это самый первый этап в разработке системы – он предваряет этап анализа.

Варианты использования это – описание последовательности действий, которые может осуществлять система в ответ на внешние воздействия пользователей или других программных систем.

Варианты использования отражают функциональность системы с точки зрения получения значимого результата для пользователя, поэтому они точнее позволяют ранжировать функции по значимости получаемого результата. Каждый вариант использования – это набор сценариев, посредством которого и выражаются функциональные требования к системе.

Зачем нужны варианты использования?

Варианты использования предназначены в первую очередь для определения функциональных требований к системе и управляют всем процессом разработки. Простота диаграммы прецедентов позволяет аналитикам легко общаться с заказчиками в процессе определения требований, выявлять ограничения, налагаемые на систему и на выполнение отдельных требований, такие, например, как время реакции системы, которые в дальнейшем попадают в раздел нефункциональных требований. Все основные виды деятельности, такие как анализ, проектирование, тестирование выполняются на основе вариантов использования.

Во время анализа и проектирования варианты использования позволяют понять как результаты, которые хочет получить пользователь, влияют на архитектуру системы и как должны себя вести компоненты системы, для того чтобы реализовать нужную для пользователя функциональность.

В процессе тестирования, описанные ранее варианты использования, позволяют проще оценить точность реализации требований пользователей и позволяют провести пошаговую проверку этих требований.

С помощью прецедентов можно описать поведение разрабатываемой системы, не определяя ее реализацию. Таким образом, они позволяют достичь взаимопонимания между разработчиками, экспертами и конечными пользователями продукта. Кроме того, прецеденты помогают проверить архитектуру системы в процессе ее разработки.

Нотация uml

Прецеденты предполагают взаимодействие актеров и системы. Актер представляет собой логически связанное множество ролей. Актерами могут быть как люди, так и автоматизированные системы.

Любой прецедент должен иметь имя, отличающее его от других прецедентов. Оно должно быть уникально внутри объемлющего пакета. Имя прецедента представляет собой текстовую строку. Взятое само по себе, оно называется простым именем. К составному имени спереди добавлено имя пакета, в котором он находится. Обычно при изображении прецедента указывают только его имя. Имя может занимать несколько строк. На практике для именования прецедентов используют короткие глагольные фразы в активной форме, обозначающие некоторое поведение и взятые из словаря моделируемой системы.

На рис. 1 показано, как на диаграммах изображаются актеры и прецеденты.

рис. 1. Изображение на диаграмме актера и прецедента

Актер. Актер представляет роль, которую играет в данной системе человек, аппаратное устройство или другая система. Как показано на рисунке выше, актеры изображаются в виде человеческой фигуры. Можно определить общие типы актеров, а затем специализировать их отношением обобщения (см. Отношение обобщения), как показано на рис. 2.

рис. 2. Отношение обобщения между актерами

Прецедент .Прецедентом (Usecase) называется описание множества последовательностей действий (включая варианты), выполняемых системой для того, чтобы актер мог получить ценный результат. Графически прецедент изображается в виде эллипса.

Прецеденты организовывают, определив между ними отношения обобщения, включения и расширения. Эти отношения применяют, чтобы выделить некоторое общее поведение (извлекая его из других прецедентов, которые его включают) или, наоборот, вариации (поместив такое поведение в другие прецеденты, которые его расширяют).

Актеров можно связывать с прецедентами только отношениями ассоциации (см. Отношение ассоциации). Ассоциация между актером и прецедентом показывает, что они общаются друг с другом, возможно, посылая или принимая сообщения (рис. 3).

рис. 3. Отношение ассоциации между актером и прецедентом

Отношение обобщения (см. Отношение обобщения) между прецедентами аналогично отношениям обобщения между классами. Это означает, что прецедент-потомок наследует поведение и семантику своего родителя, может замещать его или дополнять его поведение, и, кроме того, может быть подставлен всюду, где появляется его родитель (как родитель, так и потомок могут иметь конкретные экземпляры).

Например, в банковской системе возможно наличие прецедента «Проверить клиента», который отвечает за проверку личности клиента. Он может иметь двух специализированных потомков («Проверить пароль» и «Сканирование сетчатки»). Оба потомка ведут себя так же, как прецедент «Проверить клиента», и могут использоваться везде, где используется их родитель, но при этом каждый из них добавляет и свое собственное поведение (первый проверяет текстовый пароль, а второй - рисунок сетчатки глаза).

Как показано на рис. 4, обобщения между прецедентами изображаются точно так же, как и обобщения между классами - в виде линии с незакрашенной стрелкой.

рис. 4. Обобщения, включения и расширения

Отношение включения между прецедентами означает, что в некоторой точке базового прецедента инкорпорировано поведение другого прецедента. Включаемый прецедент никогда не существует автономно, а инстанцируется (создается экземпляр) только как часть объемлющего прецедента. Можно считать, что базовый прецедент заимствует поведение включаемых прецедентов.

Благодаря наличию отношений включения удается избежать многократного описания одного и того же потока событий, поскольку общее поведение можно описать в виде самостоятельного прецедента, включаемого в базовый прецедент. Отношение включения является примером делегирования, при котором ряд обязанностей системы описывается в одном месте (во включаемом прецеденте), а остальные прецеденты, когда необходимо, включают эти обязанности в свой набор.

Отношения включения изображаются в виде зависимостей (см. Отношение зависимости) со стереотипом (см. Отношение ассоциации) include. Чтобы специфицировать место в потоке событий, где базовый прецедент включает поведение другого, вы просто пишете словоinclude, за которым следует имя включаемого прецедента (см. ниже).

Направление отношения включения следует от прецедента, который используется, к прецеденту, который его использует. Направление стрелки указывает, что в точке расширения используется включаемый прецедент.

Например, при описании сценария прецедента «Следить за выполнением заказа», который использует другой прецедент «Проверить клиента»:

Основной поток событий. Получить и проверить номер заказа, include (Проверить клиента). Запросить статус каждой части заказа и доложить клиенту.

Отношение расширения подразумевает, что базовый прецедент неявно содержит поведение другого прецедента в точке, которая косвенно задается расширяющим прецедентом. Базовый прецедент может быть автономным, но при определенных обстоятельствах его поведение расширяется за счет другого. Базовый прецедент допустимо расширить только в некоторых точках, называемых точками расширения. Можно считать, что расширяющий прецедент передает свое поведение базовому прецеденту.

Отношение расширения применяют для моделирования таких частей прецедента, которые пользователь воспринимает как необязательное поведение системы. Тем самым можно разделить обязательное и необязательное поведение. Отношения расширения используются также для моделирования отдельных субпотоков, выполняемых лишь при определенных обстоятельствах. Наконец, их применяют для моделирования нескольких потоков, которые могут включаться в некоторой точке сценария в результате явного взаимодействия с актером.

Отношение расширения изображают в виде зависимости (см. Отношение зависимости) со стереотипом extend. Точки расширения базового сценария перечисляются в дополнительном разделе. Они являются просто метками, которые могут появляться в потоке базового прецедента.

Например, поток для прецедента «Разместить заказ» можно было бы описать нижеследующим образом.

Основной поток событий . include(Проверить Клиента). Собрать все пункты сделанного клиентом заказа. (Установить приоритет). Отправить заказ на обработку.

В данном примере фраза «Установить приоритет» - это точка расширения. Прецедент может содержать несколько точек расширения (причем каждую по несколько раз), идентифицируемых по именам. При обычных обстоятельствах базовый прецедент в этом примере выполняется без учета приоритетности заказа. Если же поступает приоритетный заказ, то поток будет выполняться, как обычно, до точки расширения (Установить приоритет), а в ней будет выполнен расширяющий прецедент («Разместить срочный заказ»), после чего возобновится работа главного потока. Если определено несколько точек расширения, то расширяющие прецеденты будут последовательно выполняться в собственных потоках.

Итак, отношения включения используются для описания обязательного поведения системы, реализуемого прецедентом и которое включается в другие прецеденты. Отношения расширения используются для моделирования необязательного поведения системы.

Контекст системы. Любая система содержит внутри себя какие-либо сущности, в то время как другие сущности остаются за ее пределами. Например, в системе проверки кредитных карточек имеются счета, транзакции и механизмы проверки подлинности. В то же время обладатели кредитных карточек и торговые предприятия находятся вне системы. Сущности внутри системы отвечают за реализацию поведения, которого ожидают сущности, находящиеся снаружи. Сущности, находящиеся вне системы и взаимодействующие с ней, составляют ее контекст. Таким образом, контекстом называется окружение системы.

UML позволяет моделировать контекст с помощью диаграмм прецедентов, в которых внимание акцентируется на окружающих систему актерах. Важно правильно определить актеры, поскольку это позволяет описать класс сущностей, взаимодействующих с системой. Еще важнее определить, что не является актером, так как при этом ограничивается окружение системы: в нем остаются только те элементы, которые участвуют в ее работе.

Моделирование контекста системы состоит из следующих шагов:

Идентифицируйте окружающие систему актеры. Для этого нужно найти группы, которым участие системы требуется для выполнения их задач; группы, которые необходимы для осуществления системой своих функций; группы, взаимодействующие с внешними программными и аппаратными средствами, а также группы, выполняющие вспомогательные функции администрирования и поддержки.

Организуйте похожих актеров с помощью отношений обобщения/специализации.

Введите стереотипы для каждого актера, если это облегчает понимание.

Поместите актеров на диаграмму прецедентов и определите способы их связи с прецедентами системы.

Например, на показан контекст системы, работающей с кредитными карточками, где основное внимание уделяется окружающим ее актерам. В первую очередь это Клиенты двух типов («Индивидуальный клиент» и «Корпоративный клиент»), соответствующие ролям, которые играют люди при взаимодействии с системой. В этом контексте показаны и актеры, представляющие другие организации, такие как «Торговые предприятия» (с ними покупатели совершают карточные транзакции, приобретая вещи или услуги) и «Субсидирующие финансовые институты». В реальном мире последние два актера, скорее всего, сами будут программными системами.

рис. 5.Моделирование контекста системы

Тот же метод позволяет моделировать и контекст подсистемы. В прямоугольник на рисунке заключены прецеденты, которые описывают саму систему (которую мы разрабатываем), а актеры являются внешними по отношению к системе сущностями.

— В некотором смысле, показывая человеку круговую диаграмму, вы можете оскорбить его интеллектуальные способности

К. Г. Карстен, «Диаграммы и графики» (1923)

Первые негативные выпады в сторону круговых (секторных) диаграмм начались более 100 лет назад. В 1914 году инженер и сторонник визуализации, Виллард Бринтон (Willard Brinton), опубликовал работу под названием «Графические методы», которую принято считать первой книгой о правильной визуализации данных для широкой аудитории. Он был Эдвардом Тафтом своего времени: пропагандистом наглядного обмена информацией и памфлетистом плохих форм.

Значительная часть книги Бринтона предостерегает читателей от использования круговых диаграмм (pie chart). В самой первой главе, описывая «составные элементы», автор объясняет:

«Круговая диаграмма, вероятно, используется гораздо чаще, чем любая другая форма, для демонстрации пропорций элементов. Однако, круг с секторами — это далеко не оптимальная форма, поскольку он и близко не обладает такой же выразительностью, как столбиковые диаграммы. Недостатком секторного представления является невозможность размещения частей таким образом, чтобы их можно было легко сравнить или просуммировать».

С тех пор, как Бринтон написал эти слова, многие статистики и эксперты в области визуализации выступили против секторных диаграмм и настаивали на использовании различных альтернатив. Хотя изначально в своих суждениях критики апеллировали к логике, за последние 40 лет они отыскали экспериментальные доказательства, которые указывают на неполноценность таких диаграмм в плане точности передачи информации.

Тем не менее, круговые диаграммы остаются весьма востребованными. Крупные издательства и медиа-корпорации, например, The Walt Street Journal и Target Corporation, до сих пор используют их, чтобы отображать свои данные. Кроме того, некоторые веб-ресурсы также задействуют этот довольно спорный графический метод.

Чтобы понять суть проблемы, вернемся к ее истокам и рассмотрим аргументы сторонников и критиков секторных диаграмм.

История возникновения

Отцом современной визуализации данных можно по праву назвать Уильяма Плейфэра (William Playfair). Он родился в Шотландии в 1759 году и вел очень увлекательный образ жизни. Плейфэр принимал участие во взятии Бастилии, внес свой вклад в развитие телеграфа и, конечно же, опубликовал первую круговую диаграмму. Он также является создателем столбиковой и линейной диаграмм.

Круговая диаграмма является одной из многих инноваций шотландского «мошенника» Уильяма Плейфэра

На рубеже XVIII века, использование иллюстраций в серьезной интеллектуальной литературе считалось слишком детским подходом. Но, как свободно мыслящего человека, Плейфэра это не остановило.

В 1801 году он опубликовал «Статистический Бревиарий» (Statistical Breviary) — книгу, посвященную демографическим и экономическим данным европейских государств. В этой работе, которая содержала первую круговую диаграмму, Плейфэр аргументирует ценность использования графических элементов: «Создание визуального образа для наших глаз при сохранении всех пропорций и размеров — это наиболее оптимальный и читабельный способ выражения определенной идеи».

Секторная диаграмма, опубликованная на страницах «Статистического Бревиария», показана ниже. На ней изображены доли земельных участков Турецкой Империи, расположенных в Азии, Африке и Европе тех времен. Этот рисунок принято считать первой круговой диаграммой, где идея о целом была представлена в виде круга, а для различия секторов использовался цвет.

Распределение площади Турецкой Империи является первой известной секторной диаграммой

Но как Плейфэр пришел к такой идее?

Некоторые эксперты считают, что секторная диаграмма обязана своим появлением кругам, которые использовались для представления понятий в философии и математике. Брат Плейфэра, Джон, был уважаемым математиком и ученым. Вполне вероятно, что Уильям увидел разделенный круг, изображающий составные части категории, в одной из его работ. Математики и философы применяют этот тип иллюстрации еще с XIV века.

Пример использования круга для представления составных частей в XIV веке

Секторная диаграмма, впрочем как и другие инновации Плейфэра, обрела широкое распространение не сразу. В то время Уильяма считали «мошенником» и нечистым на руку бизнесменом, поэтому, как правило, его идеи игнорировались.

Так продолжалось до 1850-х годов, пока круговая диаграмма не обрела еще одного важного сторонника — французского инженера Чарльза Джозефа-Минарда (Charles Joseph-Minard), который подтвердил эффективность данного метода. Минард был «пионером» статистических графиков и, по мнению многих, создателем самых гениальных методик визуализации данных.

Будучи в первую очередь картографом, Минард дополнил круговыми диаграммами свои карты. На размещенном ниже примере он изобразил в виде таких диаграмм количество мяса, поставляемого в парижские магазины из различных регионов Франции. Размер круга представляет общее количество мяса, и каждый круг разделен пропорционально на доли баранины, телятины и говядины:

Карта, созданная пионером визуализации данных Чарльзом Джозефом-Минардом в 1858 году, с использованием круговых диаграмм

Изобретение секторной диаграммы иногда ошибочно приписывают легендарной британской медсестре и общественному деятелю Флоренс Найтингейл (Florence Nightingale). В 1858 году она распределила причины смертности британских солдат в Крымской войне по месяцам. Флоренс использовала эту диаграмму, чтобы убедить правительство Великобритании улучшить санитарные условия и питание в военных лагерях.

Несмотря на то, что ее чертеж смотрится очень мощно и убедительно, на самом деле он не является круговой диаграммой. Это так называемая областная диаграмма (polar-area chart), в которой круг делится на ровные части, но их длина зависит от величины переменной:

Областная диаграмма Флоренс Найтингейл, которую часто путают с круговой диаграммой

Критика в адрес круговой диаграммы

Первые сто лет истории круговой диаграммы были мирным временем, но буря уже надвигалась. Слова Бринтона, которые мы цитировали в начале поста, являются самым ранним примером критики в сторону данной инновации, но к 1920 году в мире появилось еще больше литературы, резко осуждающий этот метод.

В 1923 году американский экономист Карл Густав Карстен (Karl G. Karsten) согласился с предупреждением Бринтона касательно секторных диаграмм. Заявления Карстена в его книге «Диаграммы и графики» (Charts and Graphs) удивительно похожи на те, что мы слышим сегодня:

«У секторной диаграммы очень много недостатков. Во-первых, человеческий глаз не может нормально сравнить длину дуги окружности, поскольку секторы направлены в различные стороны. Во-вторых, человеческое зрение не приспособлено к сравнению углов в принципе…

Наконец, невозможно эффективно оценить величину областей, особенно если они представлены в виде неравномерных секторов в круге. Не существует способа, который бы позволял сравнивать компоненты круглой фигуры так же быстро и точно, как части прямой линии или столбца»

Однако, хотя подобные выпады звучали все чаще, статистик Вальтер Кросби Иллс (Walter Crosby Eells) отметил, что многие критические замечания основываются «исключительно на личных предпочтениях». Иллс и другие решили проверить это предположение.

Ранние исследования в этой области были направлены на то, чтобы выяснить, пропорции какой разделенной фигуры — круга или столбца — люди определяют более точно. В ходе эксперимента 1927 года, проведенного Фредериком Крокстоном (Frederick Croxton) и Роем Страйкером (Roy Stryker), ученые попросили более 800 испытуемых угадать пропорции каждого компонента различных сегментированных фигур:

В данном случае пропорции практически идентичны.

Исследователи рассчитали среднюю погрешность предположений респондентов, но в этом эксперименте и многих других экспериментах ученым так и не удалось отыскать серьезных доводов, дискредитирующих круговые диаграммы. Сторонники данного типа визуализации до сих пор используют результаты проведенных в 1927 году исследований, чтобы аргументировать свою точку зрения.

Тем не менее, как отметил ученый Майкл Макдональд-Росс (Michael Macdonald-Ross) в обширном обзоре «Конфронтации круга и столбца», эти первоначальные эксперименты на самом деле не отображают реальное положение вещей. Несмотря на то, что сегментированный столбец в то время считался основной альтернативой кругу, сегодня специалисты практически всегда предлагают использовать гистограммы или точечные диаграммы.

Основной и, возможно, наиболее мощный удар по секторным диаграммам пришелся на 1980-е года, благодаря усилиям статистика Уильяма Кливленда (William Cleveland). Кливленд является автором новаторской книги «Элементы графических данных», в результате которой, как многие считают, визуализация данных обрела научную основу. Его работа не только описывает базовые «задачи восприятия», решаемые при просмотре диаграммы (например, суждения касаемо длины или площади), но и утверждает, с какими из них люди справляются лучше всего.

В эксперименте, проведенном в 1984 году, Кливленд и его друг, исследователь Роберт МакГилл (Robet McGill) тестировали круговую диаграмму. Вместо того, чтобы сравнивать ее с сегментированным столбцом, они сопоставили разделенный на части круг с его истинным конкурентом — гистограммой:.

В эксперименте Кливленда задачей восприятия гистограммы было определение позиции на шкале, а при просмотре круговых диаграмм — угол сегмента. Ученые обнаружили, что гипотез на счет высоты столбцов гистограммы были в 1,96 раз точнее, чем суждения, касающиеся угла. Кливленд отметил: «Круговые диаграммы не обеспечивают эффективную передачу информацию о разнице значений».

После этого, статистик Наоми Роббинс (Naomi Robbins) проводила исследования, чтобы понять, почему мы так плохо определяем углы. В книге «Создание более эффективных графиков» (Creating More Effective Graphs) она пишет, что, как правило, люди склонны недооценивать острые углы и переоценивать тупые. Роббинс также утверждает, что сегменты круга, направленные в стороны, кажутся большими, чем те, что размещены вверху или внизу.

Это исследование подбодрило ярых противников секторных диаграмм, к которым относятся и сегодняшние ведущие специалисты в области визуализации данных — Эдвард Тафт (Edward Tuft) и Стивен Фью (Spethen Few). Тафт пишет: «Таблица практически всегда лучше, чем дурацкая круговая диаграмма, а Фью добавляет: «Пироги можете оставить на десерт» (pie — пирог по-английски).

Кроме того, круговые диаграммы постоянно высмеиваются популярными СМИ, например, в Washington Post, и в New York Times:

Круговая диаграмма, демонстрирующая эффективность круговой диаграммы

Тем не менее, у этого инструмента есть и свои защитники.

Доводы в защиту круговой диаграммы

По мнению многих пользователей, основным преимуществом круговой диаграммы является то, что все сегменты выглядят частью чего-то целого. К примеру, рассматривая график населения страны, распределенного по возрастным группам, зритель понимает, что представленные данные касаются всех людей, проживающих в этой стране. Это допущение не будет столь очевидным в случае с гистограммами.

Некоторые ученые также оспаривают эмпирическую литературу, которая резко критикует секторные диаграммы. Пожалуй, ни один человек не потратил больше времени на поиск аргументов в пользу этих диаграмм, чем психолог Ян Спенс (Ian Spence). В своей книге «Возникновение и использование статистических диаграмм (No Humble Pie: The Origins and Usage of a Statistical Chart) он активно защищает этот осуждаемый многими визуальный элемент.

Спенс утверждает, что исследования восприятия «пирожковых» диаграмм плохо проработаны. Он считает работу Кливленда ошибочной, поскольку в ней испытуемых просят сравнить размеры отдельных сегментов круга, а не оценить величину сегмента по отношению к целой фигуре. По его мнению, круговые диаграммы чаще используются для второй цели. Ссылаясь на другое исследование 1987 года, Спенс заявляет, что в этом плане секторные диаграммы и сегментированные столбцы абсолютно идентичны. Он пишет:

«На мой взгляд, чаще всего круговые диаграммы критиковали люди, которые хотели сделать больше, чем могли на самом деле. Секторная диаграмма — это простой информационный график, и его основное назначение заключается в демонстрации связи между сегментом и целой фигурой»

Исследование 2013 года о толковании человеком круговых диаграмм и столбцов дало сторонникам «пирогов» еще больше аргументов. В ходе эксперимента, проведенного Университетом Тафтса для измерения психической энергии, требуемой при просмотре различных графиков, использовалась около инфра-красная спектроскопия. Авторы обнаружили, что круговые диаграммы оцениваются не менее точно и что среднестатистический человек не считает их изучение более утомительным, чем просмотр гистограмм.

Однако, критикуя данное исследование, Стивен Фью утверждает, что заявления, сделанные психологами, ошибочны и безответственны. Эксперимент проверял способность людей делать гипотезы касаемо отдельных диаграмм (круговой и столбиковой), а не одной и той же. По словам Фью, на самом деле, глядя на эти графики, респонденты должны были действовать не совсем так, поэтому данная работа не имеет большого значения.

Другие считают, что секторная диаграмма может быть полезной, когда она используется редко и в эстетических целях. Нейтан Яу (Nathan Yau) из Flowing Datapoints говорит, что даже если предположения об углах в круговой диаграмме не так точны, как в других случаях, это не особо важно, ведь на практике выдвигать такие допущения не нужно практически никогда (в частности, когда на чертеже изображено только два или три значения). При определенных обстоятельствах, круговую диаграмму выбрать даже лучше, чисто из дизайнерских соображений:

Эта диаграмма не очень информативна с точки зрения представления данных, но она красива и оригинальна (Sky — небо, Sunny side of pyramid — солнечная сторона пирамиды, Shady side of pyramid — теневая сторона пирамиды)

Вместо заключения

Даже после столетних споров об их полезности, круговые диаграммы никуда не делись. На защиту (как и на критику) этого визуального инструмента представления данных было затрачено много энергии, при этом ученым так и не удалось объяснить привлекательность данной фигуры. Возможно, она связана с тем, что это первый тип диаграмм, с которыми люди сталкиваются еще в школе, или же нам попросту нравятся круги. А может, стоит винить Microsoft за то, что они добавили секторные диаграммы в Excel.

Так или иначе, по мере увеличения роли информации и цифровых данных в современной жизни, их грамотная визуализация требует все больше внимания. Многие уже выступают за то, чтобы статистика стала обязательной дисциплиной для изучения в старших классах. Как знать, возможно, благодаря более широкому использованию гистограмм и других графических методик, круговые диаграммы наконец утратят свою актуальность. Или нет.

← Вернуться