Таблицы агентов

Таблицы агентов
	Инструмент AgentSheets
Парадигма	объектно-ориентированное , образовательное , диалоговое программирование
Разработано	Александр Репеннинг
Впервые появился	1991 год ; 33 года назад
Стабильная версия	4.0 / 19 мая 2014 г .; 10 лет назад
Платформа	JVM
Лицензия	собственный
Веб-сайт	www .агентские листы .с
Под влиянием
	Лисп , логотип , Smalltalk
Под влиянием
	Эти игрушки , Скретч

AgentSheets был одним из первых современных блочных языков программирования, предназначенных для детей. Идея AgentSheets заключалась в преодолении синтаксических проблем, возникающих в распространенных текстовых языках программирования, с помощью механизмов перетаскивания, концептуализирующих команды, такие как условия и действия, в виде редактируемых блоков, которые можно объединять в программы. Подобные идеи впоследствии будут использоваться в различных других языках программирования, таких как Scratch . AgentSheets использовался для создания мультимедийных проектов, таких как игры и интерактивные симуляции. Основными строительными блоками AgentSheets были интерактивные объекты или «агенты», программируемые с помощью правил. Используя условия, агенты могли воспринимать ввод пользователя, включая мышь, клавиатуру, распознавание речи и содержимое веб-страницы в более продвинутых версиях. Используя действия, агенты могли двигаться, издавать звуки, открывать веб-страницы и вычислять формулы.

История

AgentSheets изначально рассматривался как средство киберобучения. ^[1] инструмент для обучения студентов программированию и связанным с ним навыкам информационных технологий посредством игрового дизайна.

AgentSheets поддерживалась учебной программой средней и старшей школы под названием «Масштабируемый игровой дизайн», соответствующей Международного общества технологий в образовании ( Национальным стандартам образовательных технологий NETS). Миссия этого проекта — заново изобрести информатику в государственных школах, мотивируя и обучая всех учащихся изучать информатику посредством игрового дизайна, начиная с уровня средней школы. В рамках этой учебной программы учащиеся продолжают создавать все более сложные игры и, как часть этого процесса, узнают о вычислительных концепциях на уровне вычислительного мышления, которые имеют отношение к игровому дизайну, а также к вычислительной науке.

Результаты исследования, проведенного при поддержке программы NSF ITEST и изучающего мотивационные и образовательные аспекты внедрения информатики на уровне средней школы, являются чрезвычайно положительными с точки зрения уровней мотивации, количества участников, а также участия женщин и недостаточно представленных сообществ. Участие было высоким, поскольку большинство средних школ, участвовавших в исследовании, включили «Масштабируемый игровой дизайн» в модуль, который является частью существующих обязательных курсов (например, «Мощность компьютера с использованием клавиатуры и изучение Microsoft PowerPoint» ). Многие средние школы обучают всех своих учеников масштабируемому игровому дизайну, охватывая в некоторых школах более 900 учеников в год на каждую школу. Из более чем 1000 студентов, участвовавших в проекте в первом семестре, более 52% составили девушки. 85% девочек понравился курс масштабируемого игрового дизайна, а 78% хотели бы пройти еще один курс игрового дизайна. ^[2]

Дизайн

Встроенный язык перетаскивания был разработан так, чтобы быть достаточно доступным, чтобы студенты, не имеющие опыта программирования, могли создать свою собственную простую игру, подобную Frogger , и опубликовать ее в Интернете на первом занятии. AgentSheets также был достаточно мощным, чтобы создавать сложные The Sims игры в стиле с искусственным интеллектом . Чтобы перейти от визуального программирования к более традиционному программированию, учащиеся могут преобразовать свои игры в Java исходный код .

Подобно электронной таблице, AgentSheet представлял собой вычислительную сетку. Эта сетка содержит числа и строки (очень похоже на обычную электронную таблицу), а также «агентов» или интерактивные объекты, запрограммированные с помощью правил. Эти агенты представлены изображениями, могут анимироваться, издавать звуки, реагировать на взаимодействие мыши и клавиатуры, могут читать веб-страницы, а также говорить и распознавать речевые команды в версиях для Mac . Эта сетка подходит для создания приложений вычислительной науки , моделирующих сложные научные явления с участием до десятков тысяч агентов. Сетка также полезна для создания агентного моделирования, включая клеточные автоматы или модели на основе диффузии. Эти модели можно использовать в самых разных приложениях, например, для понимания того, как работает оползень , когда рушится мост и насколько хрупкими являются экосистемы. Способность поддерживать навыки разработки игр, а также приложения в области вычислительной науки с включением научной визуализации сделала AgentSheets инструментом вычислительного мышления , который используется в информатике и STEM- образование.

Использование

AgentSheets использовался во многих контекстах по всему миру, в том числе

Учащиеся средней школы создают модели пищевой сети, чтобы изучить сложность экологических систем
Учащиеся компьютерных клубов средней школы создают компьютерные игры, начиная от простых классических аркад, таких как Frogger, и заканчивая сложными играми на основе искусственного интеллекта, такими как The Sims .
Учащиеся старших классов используют AgentSheets в качестве инструмента рассказывания историй и моделирования исторических событий, таких как Сезара Чавеса. бойкот винограда ^[3]
Учащиеся старших классов моделируют миры- жертвы хищников и анализируют данные, созданные с помощью электронных таблиц и графиков.
Послешкольные научные программы показывают учащимся, как создавать собственные научные симуляции — от моделирования лесных пожаров до распространения вирусов.
Учащиеся старших классов используют AgentSheets в качестве инструмента программирования ^[4]
Студенты и студенты курсов по дизайну образовательных игр используют AgentSheets для прототипирования, тестирования, доработки и публикации простых образовательных игр. ^[5]
Исследования по изучению искусственного интеллекта и совместных агентов, например Anti Objects.

История

Первоначальной целью этого исследования было изучение новых моделей вычислительного мышления. Первый прототип AgentSheets был запущен в 1989 году в Университете Колорадо , NCAR , Connection Machine 2 . Connection Machine — это высокопараллельный компьютер с числом процессоров до 65 536. Понимая, насколько сложно программировать Соединительную Машину, понимание того, что «циклы ЦП всегда будут в конечном итоге дешевле, чем когнитивные циклы», привело к исследованию нескольких новых парадигм программирования :

Правила графической перезаписи на основе агентов : (1991) Такое поведение, как движение поезда по железнодорожным путям, можно указать с помощью правил до/после. Эти правила можно создать путем программирования на примере . Пользователь приказывал системе следить за поездом; пользователь переместит поезд на железнодорожном пути на один шаг и остановит запись; система создаст правило, позволяющее поездам следовать по железнодорожным путям. Графические правила перезаписи на основе агентов позже также использовались в инструменте программирования KidSim/Cocoa/Creator .
Правила семантической перезаписи : (1994) Стало ясно, что правила графической перезаписи на основе агентов, используемые в AgentSheets91 и KidSim/Cocoa/Creator, недостаточно эффективны для ряда приложений, которым требуются более общие шаблоны. Например, было просто создать правило, заставляющее поезд следовать по прямому участку пути, но количество правил быстро возросло, когда попытались заставить поезда следовать по всем комбинациям поворотов и перекрестков. Правила семантической перезаписи могут интерпретировать правила топологически. С помощью одного правила пользователь может создать полный поезд, повторяющий поведение железнодорожных путей.
Программирование на аналогичных примерах : (1995) Новое поведение можно создать с помощью аналогий. Например, поведение автомобиля можно описать как аналогию с поездом. Автомобиль движется по дороге, как поезд по железнодорожным путям. Проблемой этого подхода является концептуальная обработка исключений. Аналогии часто бывают либо неполными, либо слишком общими. Для этого необходимо, чтобы пользователи могли совершенствовать программы, созданные с помощью программирования на аналогичных примерах.
Тактильное программирование : (1996) AgentSheets становится первой в мире образовательной средой программирования с возможностью перетаскивания. Интерфейсы перетаскивания можно использовать для составления синтаксически правильных программ. В Visual AgenTalk (VAT), языке визуального программирования, основанном на правилах, пользователи создают правила, перетаскивая условия и действия из палитр. Тактильный аспект Visual AgenTalk позволяет пользователям посредством перетаскивания воспринимать, что делают программы. Перетаскивая условия, действия, правила и даже методы на агентов, они видят последствия вызова фрагментов программы без необходимости писать тестовую программу. Подобное программирование перетаскивания позже можно будет найти в языке Etoys (часть Squeak ), в Alice и Scratch .
AgentSheets Inc .: (1996) При поддержке Национального научного фонда AgentSheets стала коммерческим продуктом. Модель программирования была расширена, добавлено больше способов взаимодействия (например, распознавание речи (Mac)), улучшена научная визуализация (например, трехмерное построение графиков в реальном времени в версиях для Mac), а также локализованы таблицы AgentSheets (например, японский язык). и греческий).
Масштабируемый игровой дизайн : (2008) Бесплатная учебная программа, основанная на игровом дизайне, охватывающая идеи вычислительного мышления от начальной до аспирантуры на основе AgentSheets. Миссия Scalable Game Design — заново изобрести информатику в государственных школах, мотивируя и обучая всех учащихся, включая женщин и недостаточно представленные сообщества, изучать информатику посредством игрового дизайна, начиная с уровня средней школы. Проект финансируется Национальным научным фондом.
Диалоговое программирование : (2010 г.) AgentSheets 3 — первая в мире среда программирования, поддерживающая вычислительное мышление путем предоставления информации о значении программы. В отличие от подходов к визуальному программированию, которые помогают решать только синтаксические задачи, например, избегать пропущенных точек с запятой, диалоговое программирование помогает с семантикой, в этом смысл вашей программы. Верно ли это условие сейчас? Будет ли это правило работать? Почему это правило не работает? Все это и многое другое в ненавязчивой форме расскажет агент диалогового программирования.

См. также

Веб-моделирование (WBS)
Scratch (еще один блочный язык программирования)

Ссылки

^ Киберобучение, определенное Национальным научным фондом.
^ «Результаты масштабируемого игрового дизайна» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 10 июня 2010 г. Проверено 21 февраля 2010 г.
^ «Проект бойкота винограда с моделированием» . Архивировано из оригинала 14 мая 2008 г. Проверено 1 октября 2008 г.
^ Пример программы GK-12 NSF с использованием AgentSheets: проект Memphis Tri-P-LETS. Архивировано 2 сентября 2006 г., в Wayback Machine.
^ примеры игр, называемых геймлетами

Внешние ссылки

Официальный сайт

[1] Киберобучение, определенное Национальным научным фондом.

[2] «Результаты масштабируемого игрового дизайна» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 10 июня 2010 г. Проверено 21 февраля 2010 г.

[3] «Проект бойкота винограда с моделированием» . Архивировано из оригинала 14 мая 2008 г. Проверено 1 октября 2008 г.

[4] Пример программы GK-12 NSF с использованием AgentSheets: проект Memphis Tri-P-LETS. Архивировано 2 сентября 2006 г., в Wayback Machine.

[5] примеры игр, называемых геймлетами

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]