Გვერდი 1
შემეცნებითი კომპიუტერული გრაფიკა ააქტიურებს პიროვნების ფიგურულ, ინტუიციურ აზროვნებას და ამით ხელს უწყობს ახალი იდეებისა და ჰიპოთეზების გაჩენას, ასტიმულირებს ახალი ცოდნის გაჩენას. რიგ შემთხვევებში, ის აფართოებს და აზუსტებს ამოცანების კომპლექტს და ხელს უწყობს გადასაჭრელი ამოცანების იდენტიფიცირებას და შემუშავებულ სისტემას. განხილულია შემეცნებითი კომპიუტერული გრაფიკის შექმნილი სისტემებისა და ქვესისტემების მოთხოვნები, მათი შექმნის, ინტელექტუალურ სისტემებში გამოყენებისა და ადამიანის ბუნებრივ ინტელექტთან ურთიერთქმედების საკითხები. კომპიუტერული გრაფიკის მქონე სისტემების განვითარება და მათი მზარდი გამოყენება სამეცნიერო კვლევებში მოგვიანებით გადაკეთდა კოგნიტური კომპიუტერული გრაფიკის მიმართულებად. სისტემები შემეცნებითი კომპიუტერული გრაფიკასაშუალებას აძლევს მკვლევარებს დაინახონ ღრმა შაბლონები და მნიშვნელოვნად გააძლიერონ განვითარების ინჟინრების დიზაინის აზროვნება. გადაუდებელი პრობლემა გრაფიკული ინტერფეისის შემუშავებაში, რომელიც ხარისხობრივად აუმჯობესებს კომუნიკაციას ადამიანსა და კომპიუტერს შორის, არის ასეთი ინტერფეისის ინტელექტუალიზაცია ახალ შემეცნებით მეთოდებზე დაყრდნობით. განხილულია კოგნიტურ კომპიუტერულ გრაფიკასთან სისტემებისა და ინტერფეისების გამოყენების სხვადასხვა შესაძლო პრობლემური სფეროები, აგრეთვე რიგი სპეციფიკური სისტემები და ქვესისტემები, რომლებიც აღჭურვილია შემეცნებითი კომპიუტერული გრაფიკის ფუნქციებით. განხილულია შემეცნებითი კომპიუტერული გრაფიკის გამოყენებით სისტემების დიზაინის ინტელექტუალური ინსტრუმენტების პრაქტიკული განხორციელების საკითხები. მოცემულია ასეთი ხელსაწყოების მაგალითები.
შემეცნებითი კომპიუტერული გრაფიკა, რომელიც აწარმოებს აბსტრაქტული ობიექტების სტრუქტურებისა და თვისებების გრაფიკულ გამოსახულებებს, ააქტიურებს ადამიანის ფიგურალურ, ინტუიციურ (მარჯვენა ნახევარსფეროს) აზროვნებას და, ამრიგად, ტვინის მუშაობის შედეგად, ააქტიურებს მარცხენა ნახევარსფეროს. აბსტრაქტული აზროვნებადა ამით ხელს უწყობს ახალი იდეებისა და ჰიპოთეზების გაჩენას, ასტიმულირებს ახალი ცოდნის გაჩენას. რიგ შემთხვევებში, ის აფართოებს და აზუსტებს ამოცანების კომპლექტს და ხელს უწყობს გადასაჭრელი ამოცანების იდენტიფიცირებას და შემუშავებულ სისტემას. პრაქტიკულად ვერანაირი სიმბოლური, ვერბალური, მარცხენა ნახევარსფეროს ცოდნა რაიმე ობიექტის (ფენომენის, სიტუაციის) შესახებ არ შეუძლია უზრუნველყოს ამ ობიექტის (ფენომენის, სიტუაციის) ისეთი უკიდურესად მკაფიო და მკაფიო აღქმა და წარმოდგენა, რომელსაც შეუძლია ვიზუალური აღქმა და მარჯვენა ნახევარსფეროს აზროვნება.
შემეცნებითი კომპიუტერული გრაფიკა რიგ შემთხვევებში ხელს უწყობს ამოხსნილი ამოცანების გარკვევას, იდენტიფიცირებას და შემუშავებულ კომპლექსურ სისტემას.
შემეცნებით კომპიუტერულ გრაფიკასთან ინტერფეისები სულ უფრო ხშირად გამოიყენება სასწავლო პროცესებში და ცოდნის კონტროლის პროცესებში. ამავდროულად, ადამიანის გონებაზე ზემოქმედების ასეთი ტექნოლოგიის გამოყენების ეფექტურობა ემყარება ინფორმაციის წარმოდგენის მრავალფეროვან მიდგომას და ინფორმაციის წარმოდგენის სხვადასხვა ფორმების გამოყენებას და წინასწარ არის განსაზღვრული სწავლაში ჩართვით და კონტროლის პროცესები სხვადასხვა ორგანოებიადამიანის ინფორმაციის აღქმა. [9]-ში აღწერილი კოსმონავტების სასწავლო კომპლექსი იყენებს გრაფიკულ ხელსაწყოებს 3D მოდელების და 3D სამყაროების შესაქმნელად. ეს ხელსაწყოები შესაძლებელს ხდის მოსწავლეთა ცოდნის ეფექტური სწავლებისა და კონტროლის განხორციელებას, რაც, არსებითად, არის შემეცნებითი კომპიუტერული გრაფიკის საშუალება.
ზენკინი, 1991] ზენკინ ა.ა. შემეცნებითი კომპიუტერული გრაფიკა.
სისტემების შესაქმნელად, რომლებიც იყენებენ კოგნიტურ კომპიუტერულ გრაფიკას, აუცილებელია გქონდეთ ინტელექტუალური ხელსაწყოები, რომლებიც ახორციელებენ ყველაზე მნიშვნელოვან ძირითად ფუნქციებს. სასურველია ინსტრუმენტთა ნაკრები, რომელიც საშუალებას აძლევს შექმნას სისტემები, რომლებიც უცვლელია მათი გამოყენების სხვადასხვა სფეროებში და აქვთ საკმარისი მობილურობა მათი გამოყენების თვალსაზრისით სხვადასხვა პერსპექტიულ ოპერაციულ და გამოთვლით გარემოში. ასეთი ხელსაწყოების ბიბლიოთეკამ უნდა შექმნას და აჩვენოს სამგანზომილებიანი გრაფიკული ობიექტები თანამედროვე პროგრამულ გარემოზე ფოკუსირებული, თვითნებური ინფორმაციის მიბმა გრაფიკულ ობიექტებთან, უზრუნველყოს სხვასთან მუშაობის დროს დაგროვილი გრაფიკული მასალების გამოყენების შესაძლებლობა. გრაფიკული სისტემები, ასევე უზრუნველყოს მთელი რიგი საჭირო სერვისის შესაძლებლობები. ასეთი ბიბლიოთეკა ძალიან პერსპექტიულია ინტელექტუალური ინტერფეისის სხვადასხვა ახალ ტექნოლოგიებში გამოსაყენებლად შემეცნებითი კომპიუტერული გრაფიკით.
კომპიუტერული გრაფიკის მქონე სისტემების განვითარება და მათი მზარდი გამოყენება სამეცნიერო კვლევებსა და განათლებაში, შემდგომ გარდაიქმნა შემეცნებითი კომპიუტერული გრაფიკის მიმართულებით, რომლის გარკვეული ილუსტრაცია მოცემულია ამ ნაშრომში. შემეცნებითი კომპიუტერული გრაფიკის სისტემები მკვლევარებს საშუალებას აძლევს დაინახონ ღრმა შაბლონები და მნიშვნელოვნად გააძლიერონ განვითარების ინჟინრების დიზაინის აზროვნება. გადაუდებელი პრობლემა გრაფიკული ინტერფეისის შემუშავებაში, რომელიც ხარისხობრივად აუმჯობესებს კომუნიკაციას ადამიანსა და კომპიუტერს შორის, არის ასეთი ინტერფეისის ინტელექტუალიზაცია ახალ შემეცნებით მეთოდებზე დაყრდნობით.
გრაფიკული ინტერფეისი არა მხოლოდ ასახავს კონკრეტული საგნის არეალს, არამედ ავსებს გრაფიკულ სურათებს ახალი ხარისხის გარკვეული შინაარსით, განსაკუთრებით ინტერფეისით, რომელიც იყენებს შემეცნებით კომპიუტერულ გრაფიკას. Ამიტომაც მწვავე პრობლემა GUI არის მისი ინტელექტუალიზაცია, რომელიც დაფუძნებულია ახალ შემეცნებით მეთოდებზე - ადამიანის გადაწყვეტილების მიღების ეფექტურობის გაუმჯობესების მიზნით. შემეცნებითი კომპიუტერული გრაფიკა, კოგნიტური გრაფიკის საფუძველზე განხორციელებული ინტერფეისები აუცილებელია სხვადასხვა სისტემებიცოდნაზე დაფუძნებული. მათი საჭიროებაა გრაფიკებთან დაკავშირებული პრობლემების გადაჭრისას, რელიეფის და რთული ტექნიკური პროდუქტებისა და სტრუქტურების სამგანზომილებიანი ჩვენებით, ადამიანის სხეულის, ყველა სახის ზედაპირის აგებით. კოგნიტურ კომპიუტერულ გრაფიკასთან ინტერფეისები შეიძლება გამოყენებულ იქნას სხვადასხვა პრობლემურ სფეროებში: მედიცინა, სტატისტიკა, მშენებლობა, არქიტექტურა, მათემატიკა, ფიზიკა, მიკროელექტრონიკა და ა.შ. ეს ინტერფეისები შეიძლება ეფექტურად იქნას გამოყენებული სხვადასხვა შემეცნებითი მიზნებისთვის.
ამრიგად, კოგნიტური კომპიუტერული გრაფიკის მქონე თანამედროვე სისტემები, როგორც წესი, პირველ რიგში, ხელს უწყობს ფუნდამენტურად ახალი ცოდნის გამომუშავებას შესწავლილ საგანში, რაც შემეცნებითი კომპიუტერული გრაფიკის გარეშე შეიძლება უბრალოდ მიუწვდომელი იყოს ადამიანის ბუნებრივი ინტელექტისთვის.
ასე რომ, კოგნიტური კომპიუტერული გრაფიკის მქონე თანამედროვე სისტემები ინტელექტუალიზაციას უკეთებენ ინფორმაციულ ტექნოლოგიებს, ისინი, როგორც წესი, ხელს უწყობენ ფუნდამენტურად ახალი ცოდნის გამომუშავებას შესწავლილი საგნის სფეროში და ზოგჯერ უბრალოდ მიუწვდომელია შემეცნებითი კომპიუტერული გრაფიკის გარეშე პირის ბუნებრივი ინტელექტისთვის. სამომავლოდ, კოგნიტური კომპიუტერული გრაფიკის მქონე სისტემები შეიძლება გახდეს უნიკალური ინსტრუმენტი ფიგურალური, ინტუიციური ადამიანის აზროვნების შაბლონებისა და პროცესების შესასწავლად, რათა დადგინდეს მარჯვენა ნახევარსფეროს ფუნქციონირების კანონები. ადამიანის ტვინიდა მისი ურთიერთქმედება მარცხენა ნახევარსფეროსთან, რაც რაციონალურ-ლოგიკურ აზროვნებას უზრუნველყოფს.
თუ ცოდნის ბაზის მქონე ინტელექტუალურ სისტემაში, რომელიც ორიენტირებულია, მაგალითად, სამეცნიერო კვლევისა და განვითარების გარკვეულ სფეროზე, გამოიყენება კომპიუტერული გრაფიკის ქვესისტემა, რომელშიც მთავარია მომხმარებლის კომუნიკაცია. ვიზუალური სურათებიშესწავლილი საგნობრივი სფეროს ობიექტები და მათ შორის ურთიერთობები, მაშინ ასეთი გრაფიკული ქვესისტემა არსებითად არის შემეცნებითი კომპიუტერული გრაფიკის ქვესისტემა.
შეიძლება ითქვას, რომ კომპიუტერული გრაფიკის მქონე სისტემების ჩამოყალიბება და განვითარება და მათი სულ უფრო ფართო გამოყენება სამეცნიერო კვლევებში მოგვიანებით გადაკეთდა კოგნიტური კომპიუტერული გრაფიკის მიმართულებად. კოგნიტური კომპიუტერული გრაფიკის მქონე სისტემები, მაგალითად, მათემატიკოსებს საშუალებას აძლევს დაინახონ და გაიგონ ღრმა რიცხვების თეორიული შაბლონები. მკვლევარი ინჟინრებისთვის და რთული ტექნიკური პროექტების შემქმნელებისთვის, ეს სისტემები აქცევს ჩაფიქრებულ და შემუშავებულ პროდუქტებსა და ობიექტებს თვალსაჩინო რეალობად, რაც საშუალებას გაძლევთ ყურადღებით შეისწავლოთ ობიექტის დაპროექტებული ნაწილებისა და კომპონენტების მთელი რიგი ტექნიკური და ფიზიკური დახვეწილობა, თუნდაც გეომეტრიულ მოდელზე. . ახალი ტექნოლოგია, და ამით მნიშვნელოვნად აძლიერებს დიზაინერის დიზაინის აზრს. ეს სისტემები შესაძლებელს ხდის დასახული ამოცანების გაფართოებას და გარკვევას და ხელს უწყობს შექმნილი ობიექტების, პროდუქტებისა და სისტემების იდენტიფიკაციას.
სცენის ანალიზი
გამოსახულების დამუშავება და ანალიზი
ფერწერული კომპიუტერული გრაფიკა
კომპიუტერული გრაფიკის მიმართულებები
ამჟამინდელ, კარგად ჩამოყალიბებულ მდგომარეობაში, ჩვეულებრივია კომპიუტერული გრაფიკის დაყოფა შემდეგ სფეროებად:
- ვიზუალური კომპიუტერული გრაფიკა,
- სურათის დამუშავება და ანალიზი,
- სცენის ანალიზი (აღქმის კომპიუტერული გრაფიკა),
- კომპიუტერული გრაფიკა სამეცნიერო აბსტრაქციებისთვის (შემეცნებითი კომპიუტერული გრაფიკა - გრაფიკა, რომელიც ხელს უწყობს შემეცნებას).
ობიექტები: სინთეზირებული სურათები.
- ობიექტის მოდელის შექმნა და გამოსახულების გენერირება,
- მოდელის და გამოსახულების ტრანსფორმაცია,
- ობიექტის იდენტიფიკაცია და საჭირო ინფორმაციის მოპოვება.
ობიექტები: ფოტოების დისკრეტული, რიცხვითი წარმოდგენა.
- სურათის ხარისხის გაუმჯობესება,
- გამოსახულების შეფასება - საჭირო ობიექტების ფორმის, ადგილმდებარეობის, ზომის და სხვა პარამეტრების განსაზღვრა,
- გამოსახულების ამოცნობა - ობიექტის თვისებების შერჩევა და კლასიფიკაცია (აეროკოსმოსური სურათების დამუშავება, ნახატების შეყვანა, ნავიგაცია, აღმოჩენისა და ხელმძღვანელობის სისტემები).
ასე რომ, გამოსახულების დამუშავება და ანალიზი ეფუძნება გამოსახულების წარმოდგენას, დამუშავებისა და ანალიზის მეთოდებს, პლუს, რა თქმა უნდა, ვიზუალურ კომპიუტერულ გრაფიკას, ყოველ შემთხვევაში, შედეგების წარმოსაჩენად.
საგანი: გრაფიკული ობიექტების აბსტრაქტული მოდელების კვლევა და მათ შორის ურთიერთობა. ობიექტები შეიძლება იყოს სინთეზირებული ან ხაზგასმული ფოტოებზე.
სცენის ანალიზის პირველი ნაბიჯი არის ხაზგასმა დამახასიათებელი ნიშნები, რომლებიც ქმნიან გრაფიკულ ობიექტ(ებ)ს.
მაგალითები: მანქანური ხედვა (რობოტები), რენტგენის გამოსახულების ანალიზი იზოლაციით და ინტერესის ობიექტის თვალყურის დევნებით, როგორიცაა გული.
ასე რომ, სცენის ანალიზი (აღქმის კომპიუტერული გრაფიკა) ეფუძნება ვიზუალურ გრაფიკას + გამოსახულების ანალიზს + სპეციალიზებულ ინსტრუმენტებს.
მხოლოდ ახალი მიმართულება, რომელიც ჯერ კიდევ მკაფიოდ არ არის განსაზღვრული.
ეს არის კომპიუტერული გრაფიკა სამეცნიერო აბსტრაქციებისთვის, რაც ხელს უწყობს ახალი სამეცნიერო ცოდნის დაბადებას. ბაზა - ძლიერი კომპიუტერები და მაღალი ხარისხის ვიზუალიზაციის ხელსაწყოები.
შემეცნების ზოგადი თანმიმდევრობა მოიცავს, შესაძლოა, ციკლურ პროგრესს ჰიპოთეზიდან მოდელამდე (ობიექტის, ფენომენის) და გადაწყვეტილებამდე, რომლის შედეგია ცოდნა. ცოდნის ზოგადი თანმიმდევრობის მოდელი წარმოდგენილია ნახაზზე 2.1.
სურათი 2.1 - შემეცნების პროცესის თანმიმდევრობა
ადამიანის შემეცნება იყენებს აზროვნების ორ ძირითად მექანიზმს, რომელთაგან თითოეული ენიჭება ტვინის ნახევარს:
- ცნობიერი, ლოგიკურ-ვერბალური, მანიპულირებს სიმბოლოების (ობიექტების) აბსტრაქტული თანმიმდევრობით + სიმბოლოების სემანტიკით + სიმბოლოებთან დაკავშირებული პრაგმატული წარმოდგენებით. მეტყველების არსებობასთან დაკავშირებული ამ მექანიზმის ასაკი 100 ათას წლამდეა:
- არაცნობიერი, ინტუიციური, ფიგურალური, მუშაობს სენსუალური სურათებით და მათ შესახებ იდეებით. ამ მექანიზმის ასაკი დედამიწაზე ცხოველთა სამყაროს არსებობის დროა.
თავდაპირველად კომპიუტერებს ჰქონდათ პროცესორებისა და კომპიუტერული გრაფიკის ხელსაწყოების დაბალი შესრულება, ე.ი. ფაქტობრივად, მათ ჰქონდათ შესაძლებლობა ემუშავათ მხოლოდ სიმბოლოებით (ლოგიკური აზროვნების ზოგიერთი გამარტივებული ანალოგი).
სუპერკომპიუტერების მოსვლასთან ერთად, რომელთა სიმძლავრეა მილიარდი ან მეტი ოპერაცია წამში და გრაფიკული სუპერსადგურები, რომელთა სიმძლავრეა ასობით მილიონამდე ოპერაცია წამში, შესაძლებელი გახდა გამოსახულების (სურათების) საკმაოდ ეფექტური მანიპულირება.
მნიშვნელოვანია აღინიშნოს, რომ ტვინმა არამარტო იცის როგორ იმუშაოს ინფორმაციის წარმოდგენის ორ გზაზე და ის მუშაობს სურათებთან განსხვავებულად და უფრო ეფექტურად, ვიდრე კომპიუტერი, არამედ იცის როგორ დააკავშიროს ეს ორი გზა და გააკეთოს (გარკვეული გზით) ერთი წარმოდგენიდან მეორეზე გადასვლა.
ამ კონტექსტში, შემეცნებითი კომპიუტერული გრაფიკის მთავარი პრობლემა და ამოცანაა ისეთი ცოდნის წარმოდგენის მოდელების შექმნა, რომლებშიც შეიძლება ერთნაირად წარმოვაჩინოთ როგორც ლოგიკური (სიმბოლური, ალგებრული) აზროვნებისთვის დამახასიათებელი ობიექტები, ასევე ფიგურული აზროვნებისთვის დამახასიათებელი ობიექტები.
სხვა კრიტიკული ამოცანები:
- იმ ცოდნის ვიზუალიზაცია, რომლისთვისაც არ არსებობს (ჯერ?) სიმბოლური აღწერილობა,
- მოძებნეთ გამოსახულებიდან ჰიპოთეზის ფორმულირებაზე გადასვლის გზები იმ მექანიზმებისა და პროცესების შესახებ, რომლებიც წარმოდგენილია ამ (დინამიური) სურათებით ჩვენების ეკრანზე.
შემეცნებითი კომპიუტერული გრაფიკის გაჩენა არის ბუნებრივი ინტელექტის ფართო განვითარების ეპოქიდან ინტენსიური განვითარების ეპოქაში გადასვლის სიგნალი, რომელიც ხასიათდება ღრმად შეღწევადი კომპიუტერიზაციით, რაც წარმოშობს შემეცნების ადამიანურ-მანქანურ ტექნოლოგიას, რომლის მნიშვნელოვანი პუნქტია. პირდაპირი, მიზანმიმართული, გამააქტიურებელი ეფექტი ფიგურული აზროვნების ქვეცნობიერი ინტუიციურ მექანიზმებზე.
შემეცნებითი კომპიუტერული გრაფიკის გამოყენების ერთ-ერთი ყველაზე ნათელი და ადრეული მაგალითია C. Strauss-ის ნაშრომი „კომპიუტერების მოულოდნელი გამოყენება სუფთა მათემატიკაში“ (TIEER, ტ. 62, N 4, 1974, გვ. 96 - 99). იგი გვიჩვენებს, თუ როგორ გამოიყენება გრაფიკულ ტერმინალზე დაფუძნებული "n-განზომილებიანი" დაფა რთული ალგებრული მრუდების გასაანალიზებლად. შეყვანის მოწყობილობების გამოყენებით, მათემატიკოსს შეუძლია ადვილად მიიღოს გეომეტრიული გამოსახულებებიშესწავლილი დამოკიდებულების პარამეტრების მიმართული ცვლილების შედეგები. მას ასევე შეუძლია მარტივად მართოს პარამეტრების მიმდინარე მნიშვნელობები, „ამით გააღრმავებს მის გაგებას ამ პარამეტრებში ვარიაციების როლის შესახებ“. შედეგად, „მიიღეს რამდენიმე ახალი თეორემა და მიმართულება შემდგომი კვლევა».
უკვე დღეს შეგვიძლია დარწმუნებით განვაცხადოთ, რომ ჩვენს თვალწინ იბადება ფუნდამენტურად ახალი ადამიანური-მანქანური რეალობა, რომელიც ქმნის შემეცნების ინტენსიური ტექნოლოგიის წინაპირობებს. საუბარია ადამიანისა და მანქანის ურთიერთქმედების და ხელოვნური ინტელექტის სფეროში ახალ მიმართულებებზე - კოგნიტური გრაფიკისა და ვირტუალური რეალობის სისტემებზე.
ფსიქოლოგებმა დაამტკიცეს, რომ კავშირი გონებრივი შესაძლებლობებიმხოლოდ უმაღლესი ვერბალურ-ლოგიკური დონის მქონე ადამიანი გონებრივი ასახვარეალობა უკანონოა. ეს ასახვა ასევე მოიცავს სენსორულ-აღქმის და ფიგურალურ დონეებს და მათ შესაბამის უნარებს, რომლებიც ვლინდება შეგრძნების, აღქმის, ფიგურალური მეხსიერების და წარმოსახვის პროცესებში, ამიტომ საჭიროა ასეთი შესაძლებლობების განვითარების საშუალებების შექმნა. დღეისათვის გამოთვლითი საშუალებების განვითარების დონე იმდენად მაღალია, რომ შესაძლებელი გახდა ისეთი სისტემების შემუშავების დაწყება, რომლებიც მუშაობენ არა მხოლოდ სიმბოლურ-ლოგიკურ, არამედ სენსორულ-აღქმულ და ფიგურალურ დონეზე. და აქ წამყვანი როლი ეკუთვნის მითითებულ ორ ახალ მიმართულებას თანამედროვე გამოთვლითი მეცნიერების განვითარებაში.
ტერმინი კოგნიტური გრაფიკა პირველად განიხილა რუსმა მეცნიერმა A.A. ზენკინმა თავის ნაშრომში რიცხვების თეორიიდან სხვადასხვა ცნების თვისებების შესწავლაზე. აბსტრაქტული რიცხვითი ცნებების ვიზუალური გამოსახულებების გამოყენებით მან მიიღო შედეგები, რომლებიც ადრე შეუძლებელი იყო. კოგნიტურ გრაფიკაზე მუშაობის მიმართულება სწრაფად ვითარდება და ახლა არსებობს მრავალი მსგავსი სისტემა სხვადასხვა საგნობრივ სფეროებში: მედიცინაში, კომპლექსების მართვის შესახებ გადაწყვეტილების მიღების მხარდასაჭერად. ტექნოლოგიური სისტემები, სისტემებზე დაფუძნებულ ბუნებრივი ენა.
უნდა აღინიშნოს კოგნიტური გრაფიკული სისტემების ორი ფუნქცია: საილუსტრაციო და შემეცნებითი. თუ პირველი ფუნქცია იძლევა წმინდა საილუსტრაციო შესაძლებლობებს, როგორიცაა დიაგრამების, ჰისტოგრამების, გრაფიკების, გეგმების და დიაგრამების აგება, ფუნქციური დამოკიდებულებების ამსახველი სხვადასხვა სურათები, მაშინ მეორე საშუალებას აძლევს ადამიანს აქტიურად გამოიყენოს თავისი თანდაყოლილი უნარი აზროვნების რთულ სივრცულ გამოსახულებებში.
ტერმინი „ვირტუალური რეალობა“ გამოიგონა ყოფილმა კომპიუტერულმა ჰაკერმა იარონ ლენიერმა, რომელმაც დააარსა HP Research Corp. 1984 წელს. ფოსტერში, კალიფორნია. ეს არის პირველი კომპანია, რომელმაც შექმნა VR სისტემები. 90-იანი წლების დასაწყისიდან იმართება კონფერენციები ვირტუალური რეალობის სიმულაციის ინსტრუმენტებზე და სისტემების მშენებლობაზე, რომლებიც საშუალებას აძლევს ადამიანს იმოქმედოს ისეთ გარემოში, რომელიც შეიძლება თვისობრივად განსხვავდებოდეს იმ რეალობის პირობებისგან, რომელშიც ის ცხოვრობს.
არსებობს ორი თვისება, რაც შესაძლებელს ხდის განასხვავოს პროგრამა, რომელიც ქმნის „ვირტუალურ სამყაროს“ (VR სისტემა) ტრადიციული სისტემებიკომპიუტერული გრაფიკა.
1. გარდა ვიზუალური ინფორმაციის მარტივი გადაცემისა, ეს პროგრამები ერთდროულად მოქმედებს რამდენიმე სხვა გრძნობაზე, მათ შორის სმენაზე და შეხებაზეც კი.
2. VR სისტემები ურთიერთქმედებენ ადამიანებთან და მათგან ყველაზე მოწინავეში, მაგალითად, მომხმარებელს შეუძლია შეეხოს ობიექტს, რომელიც მხოლოდ კომპიუტერის მეხსიერებაში არსებობს სენსორებით სავსე ხელთათმანის დაცვით. რიგ სისტემაში შეგიძლიათ გამოიყენოთ ჯოისტიკი ან მაუსი - შემდეგ შეგიძლიათ გააკეთოთ რამე ეკრანზე გამოსახულ ობიექტთან (ვთქვათ, გადაატრიალეთ, გადააადგილეთ ან შეხედეთ უკნიდან).
ვირტუალური რეალობის მოდელზე დაფუძნებული სისტემების განვითარება გვაიძულებს გადავჭრათ მთელი რიგი პრობლემები, რომლებიც დამახასიათებელია მულტიმედიური ტექნოლოგიებისა და კოგნიტური გრაფიკული ტექნოლოგიებისთვის. ეს ნაშრომი განიხილავს პრობლემებს, რომლებიც დაკავშირებულია გრაფიკული ხელსაწყოების შემუშავებასთან დინამიური სცენების ფიგურალური წარმოდგენების გენერირებისთვის, რომლებიც წარმოადგენენ სხვადასხვა რეალობას, მათ შორის წარმოსახვითს.
განვიხილოთ ვირტუალური რეალობის სისტემის აგების პრობლემა სტატიკის, კინემატიკისა და დინამიკის ფიზიკური კანონების სწავლებისთვის „წარმოსახვითი სამყაროს“ პარადიგმაზე დაყრდნობით. განვიხილავთ შემდეგ დინამიურ სამყაროს: სამგანზომილებიანი დახურული სივრცე, მასში არსებული საგნების ერთობლიობა, აქტორი ამ სივრცეში (ის არის ასევე შემსწავლელი, მოდი დავარქვათ მსახიობი). მსახიობის ამოცანაა გააცნობიეროს სამყაროს თანდაყოლილი კანონები, რომელშიც ის იმყოფება და მოქმედებს, ახორციელებს გარკვეულ ფიზიკურ მოქმედებებს ობიექტებთან დროსა და სივრცეში.
მოდი გამოვყოთ კონცეფციების ძირითადი ტიპები, რომლებსაც მსახიობი შეხვდება. ეს არის ობიექტები, ურთიერთობები, მოძრაობები და ფიზიკური მოქმედებები. დავსვათ ამ კატეგორიების ასახული წარმოსახვითი სამყაროს აგების ამოცანა; ამავე დროს, ასეთი წარმოსახვითი რეალობის მდგომარეობები აღწერილი იქნება ტექსტების სახით ჩვეულებრივ ბუნებრივ ენაზე. ასეთი VR სისტემის მნიშვნელოვანი მოდული არის ქვესისტემა, რომელიც აშენებს დინამიურად ცვალებად გრაფიკულ სურათს ტექსტიდან. ამ პრობლემის გადასაჭრელად გამოყენებულია ავტორების მიერ შემუშავებული TEKRIS სისტემა. შემდეგი არის ზოგადი აღწერა TEKRIS სისტემები და გრაფიკული ხელსაწყოები ასეთი სისტემების შესაქმნელად.
TEKRIS სისტემის სტრუქტურული დიაგრამა
TEKRIS სისტემა არის პროგრამული ინსტრუმენტების ნაკრები, რომელიც საშუალებას გაძლევთ შექმნათ აღწერილი სიტუაციის დინამიურად ცვალებადი გრაფიკული გამოსახულება ბუნებრივი ენის ტექსტის გამოყენებით. როგორც თავდაპირველ აღწერაზე დაწესებული შეზღუდვები, უნდა აღინიშნოს შემდეგი: 1) ტექსტში უნდა იყოს წარმოდგენილი საწყისი სტატიკური სცენის აღწერა; 2) სცენის ყველა შემდგომი ცვლილება არის რომელიმე სუბიექტის (ადამიანის, რობოტის) მიერ შესრულებული მოქმედებების შედეგი. ტიპიური მაგალითიასეთი აღწერა შეიძლება იყოს შემდეგი:
ოთახში არის მაგიდა. მაგიდაზე ნათურა დგას. მაგიდის გვერდით არის სკამი. მაგიდის უკან, მარცხნივ არც თუ ისე შორს, არის წიგნების კარადა. სავარძლის მარჯვნივ არის დივანი. ივანე კარადასთან დგას. ივანე მაგიდასთან მივიდა. ნათურა ავიღე. კარადაზე დავდე.
სისტემის ბლოკ-სქემა ნაჩვენებია სურათზე 1. ამ დიაგრამაზე პროგრამული უზრუნველყოფის კომპონენტები წარმოდგენილია მართკუთხედების სახით, ხოლო წყარო და შუალედური ფაილები წარმოდგენილია ოვალური სახით.
დინამიური სიტუაციის აღწერა ბუნებრივ ენაში მიეწოდება ლინგვისტური პროცესორის შეყვანას. საგნობრივი სამყაროს ლექსიკონის გამოყენებით, იგი აკონვერტებს ტექსტს შიდა ჩარჩოს წარმოდგენაში, რომელიც შემდეგ მიეწოდება ამომხსნელს და განრიგს.
ამომხსნელი თვისებრივი ფიზიკური მსჯელობის ბლოკის გამოყენებით და ლოგიკური ბლოკი, აგებს სიტუაციის განვითარების ტრაექტორიის აღწერას სცენების დროებითი თანმიმდევრობის სახით, რომელიც ასახავს ტექსტით მოცემული სიტუაციის განვითარების დინამიკას.
დამგეგმავი აყალიბებს თითოეული სცენის გრაფიკულ გამოსახულებას მოცემული თანმიმდევრობიდან, ამ მიზნით გამოთვლის ყველა ობიექტის ზომებს და კოორდინატებს, რომლებიც ქმნიან სცენას, ასევე აყალიბებს ჩვენებისთვის საჭირო ობიექტების მოძრაობის ტრაექტორიებს და გადასცემს ამ ყველაფერს ვიზუალიზატორის შეყვანა.
ვიზუალიზატორი თანმიმდევრულად, გარკვეული დაგვიანებით ამრავლებს წარმოქმნილ სურათებს ჩვენების ეკრანზე. მაგალითად, ზემოაღნიშნული ტექსტის აღწერისთვის, გენერირებული იქნება სურათი 2-ზე ნაჩვენები საწყისი სცენა.
როგორც ლინგვისტური პროცესორი უკავშირდება საგნის არეალს ტერმინების ლექსიკონის მეშვეობით, ასევე ვიზუალიზატორი უკავშირდება იმავე არეალს გრაფიკული ობიექტების ბაზის მეშვეობით.
გრაფიკული ობიექტების მონაცემთა ბაზა არის ობიექტებისა და საგნების სამგანზომილებიანი აღწერილობების ერთობლიობა, რომელიც შეგიძლიათ ნახოთ გაანალიზებულ სცენებში. კონკრეტული აპლიკაციისთვის ბაზის შესაქმნელად გამოიყენება დამატებითი პროგრამა, რომელსაც ეწოდება გრაფიკული ობიექტი ბიბლიოთეკარი.
ბრინჯი. 2. საწყისი სცენა გრაფიკული ობიექტის ბაზა
გრაფიკული ობიექტების მონაცემთა ბაზა შედგება განსახილველ საგანთან დაკავშირებული ობიექტებისა და საგნების აღწერებისგან. მონაცემთა ბაზის თითოეული ობიექტი შედგება ამ მონაცემთა ბაზისთვის უნიკალური სახელისგან (ან ტიპისაგან) (მაგალითად, "სკამი", "მაგიდა", "დივანი" და ა.შ.) და მისი შემადგენელი კომპონენტების შემადგენლობისა და პოზიციის აღწერა. ზევით.
ძირითადი ელემენტი, საიდანაც აგებულია ყველა გრაფიკული ობიექტი, არის მართკუთხა პარალელეპიპედი (იხ. სურ. 3). რთული ობიექტების ასაგებად, სხვა ადრე განსაზღვრული ობიექტები ასევე შეიძლება გამოყენებულ იქნას კომპონენტებად. მაგალითად, ისეთი რთული ობიექტის ასაგებად, როგორიც არის „ივანე“, ჯერ შეგიძლიათ განსაზღვროთ შემდეგი უფრო მარტივი ობიექტები: „თავი“, „მკლავი“, „ფეხი“, შემდეგ კი უკვე არსებული „აგურიდან“ ააგოთ „ივანე“.
სურათი 3 გვიჩვენებს "მაგიდის" ობიექტს, რომელიც შედგება ხუთი ძირითადი ელემენტისგან. თითოეული ობიექტისთვის განსაზღვრულია მართკუთხა პარალელეპიპედი, რომელშიც შეიძლება ჩაიწეროს (ნახაზზე წერტილოვანი ხაზით მითითებული) და ფუძის კუთხე, რომელზეც მდებარეობს ობიექტის საწყისი.
გარდა ამისა, თითოეული ობიექტისთვის განისაზღვრება ფერების ნაკრები, რომლითაც მისი შემადგენელი ნაწილები იხატება კომპიუტერის ეკრანზე გამოტანისას:
ფერების რაოდენობა
ერთი ფერის დასაყენებლად მითითებულია რიცხვების სამი სამეული, სადაც შევსების ტიპი განსაზღვრავს ძირითადი ფერების შერევის თანმიმდევრობას:
შევსების ტიპი i
შევსების ტიპი 2
შევსების ტიპი
რენდერის დროს გამოიყენება დაჩრდილვის ოთხი ტიპი მყარი პირველადი ან კომბინირებული ფერით, როგორც ნაჩვენებია სურათზე 4.
რიცხვების სამი კომპლექტი საშუალებას გაძლევთ დააყენოთ სამი განსხვავებული ფერის ჩრდილი სხვადასხვა შეღებვისთვის
კომპონენტი l
თითოეული ობიექტის კომპონენტი განისაზღვრება მისი პოზიციით (კოორდინატები ბაზის კუთხით), ზომებითა და სახეების ფერით.
კომპონენტი, რომელიც არის ძირითადი ელემენტი, აღწერილია შემდეგნაირად:
2) ბაზის კუთხის კოორდინატები სისტემაში
ობიექტის კოორდინატები;
3) სისტემის ღერძების გარშემო ბრუნვის კუთხეები
ობიექტის კოორდინატები, სანამ არ დაემთხვევა ელემენტის კოორდინატულ ღერძებს;
4) ელემენტის ზომები (dx, dy, dz);
5) ფერის ნომერი.
კომპონენტი, რომელიც თავის მხრივ არის ობიექტი, განისაზღვრება შემდეგნაირად: 1) type(=1);
2) ობიექტის დასახელება;
3) ბაზის კუთხის კოორდინატები;
4) ბრუნვის კუთხეები;
5) ზომები;
6) ფერის ნომერი.
როდესაც ობიექტის რენდერი ხდება, მისი ყველა კომპონენტი მოწესრიგებულია პროექციის ზონამდე მანძილის მიხედვით (ჩვენების ეკრანი). ჯერ იხატება ყველაზე შორეული კომპონენტები, შემდეგ ყველაზე ახლო, რაც საშუალებას გაძლევთ დახუროთ ყველაზე შორეული კომპონენტების უხილავი ნაწილები დამკვირვებლისგან.
კუბოიდის სახეები ასევე განლაგებულია საპროექციო ზონასთან მიახლოების მიხედვით. სახის თითოეული წვეროსთვის 3D კოორდინატები სცენის კოორდინატთა სისტემიდან ითარგმნება ეკრანის 2D კოორდინატებად ქვემოთ ნაჩვენები ფორმულების გამოყენებით (იხ. სურ. 5). შემდეგ დგინდება ნორმალური ვექტორის მიმართულება და შეირჩევა სახის დაჩრდილვის შესაბამისი ტიპი, რის შემდეგაც ეკრანზე გამოსახულია სახის შესაბამისი ოთხკუთხედი. ვინაიდან დამკვირვებელთან ყველაზე ახლოს მყოფი ელემენტები ბოლოა ნაჩვენები, ისინი დაფარავს უხილავ კიდეებს.
|
|
ბრინჯი. 5. ობიექტის პროექცია ვიზუალიზაციის სიბრტყეზე
ობიექტის კოორდინატთა სისტემაში ელემენტის კუთვნილი წერტილის კოორდინატები (x, y, z) გამოითვლება შემდეგი ფორმულების გამოყენებით:
სადაც (x\ y", z1) არის ელემენტის სისტემის წერტილის კოორდინატები;
(xq, уо", zq) - ფუძის კუთხის კოორდინატები, tij - მიმართულების კოსინუსები, ე.ი. cos კუთხეობიექტის სისტემის ღერძებს შორის / და j.
მიმართულების კოსინუსების გამოსათვლელად გამოიყენება შემდეგი ფორმულა:
sina-sinp-cozy+cosa-sinp-cosa-sinp-cosy+sina-sinp
Sina-sinp-siny+cosa-cosy cosa-sinp-siny+sina-cosy
Sina cosp cosa cosp
მატრიცა M განსაზღვრავს თანმიმდევრულ ბრუნვას x ღერძის გარშემო oc-ზე, y p-ზე, z-ზე y-ზე. ანალოგიურად გამოითვლება წერტილის პროექციის კოორდინატები ეკრანის ფართობზე.
გრაფიკული ბიბლიოთეკარი
გრაფიკული ობიექტის ბიბლიოთეკარი არის პროგრამა, რომელიც შექმნილია ობიექტებისა და საგნების ნაკრების შესაქმნელად, რომლებიც შეიძლება მოიძებნოს გაანალიზებულ ტექსტებში. ეს პროგრამა საშუალებას გაძლევთ შექმნათ ობიექტების ახალი მონაცემთა ბაზა, ჩატვირთოთ არსებული მონაცემთა ბაზა, შეინახოთ მონაცემთა ბაზა ფაილში, დაამატოთ ახალი ობიექტი მონაცემთა ბაზაში, შეცვალოთ და წაშალოთ ობიექტი.
ბრინჯი. 6. გრაფიკული ობიექტების ბიბლიოთეკარის სამუშაო ეკრანი
ნაწილები, ასევე მიმდინარე (რედაქტირებული) კომპონენტის პარამეტრების მნიშვნელობები.
ეკრანის დანარჩენ ადგილს იკავებს ობიექტის სამი ორთოგონალური პროექცია და მისი იზომეტრიული პროექცია და შესაძლებელია ობიექტზე ხედვის შეცვლა კოორდინატთა ღერძების გარშემო ბრუნვის კუთხეების დაყენებით.
პროგრამის მთავარი მენიუ შეიცავს შემდეგ ელემენტებს:
ბაზა - ობიექტების ახალი მონაცემთა ბაზის შექმნა, ძველი მონაცემთა ბაზის შენახვა და ჩატვირთვა.
კეთილი - შეცვლა იზომეტრიული ხედი(ობიექტის ბრუნვა).
ობიექტები - მონაცემთა ბაზაში არსებული ყველა ობიექტის სიის ჩვენება, არჩეულ ობიექტზე ნავიგაციის შესაძლებლობით.
კომპონენტი - პარამეტრის მნიშვნელობების დაყენება ობიექტის კომპონენტისთვის (პოზიცია, ზომები, ფერი).
ფერები - ობიექტისთვის ფერების ნაკრების დაყენება.
ოთახი - ოთახის აშენება და დათვალიერება არსებული ობიექტებიდან (არ არის დანერგილი განსახილველ ვერსიაში).
Exit - პროგრამიდან გასვლა.
მთავარი მენიუს ქვემოთ მდებარე ღილაკები ასრულებს შემდეგ ფუნქციებს:
პროგრამის სამუშაო ეკრანი ნაჩვენებია ნახ. 6. ეკრანის ზედა ნაწილში არის მთავარი მენიუ, ბოლოში - ძირითადი ფერების ნაკრები (16 ფერი) და ოთხი სახის დაჩრდილვა. ეკრანის ზედა მარცხენა (მენიუსის შემდეგ) კუთხეში არის ხუთი ღილაკი ობიექტის შესაქმნელად და რედაქტირებისთვის. მათ პირდაპირ ქვემოთ არის ობიექტის სახელი, მისი შემადგენლობის სია
დაამატეთ ახალი ბაზა ან რთული კომპონენტი ობიექტს
შეცვალეთ კომპონენტის ზომა (განზომილებები).
შეცვალეთ კომპონენტის ადგილმდებარეობა
კომპონენტის როტაცია
კომპონენტის წაშლა
როდესაც იქმნება ახალი ობიექტი, იქმნება კუბოიდი ნაგულისხმევი ზომებით. ობიექტის კომპონენტების ზომები დაყენებულია მთელ რიცხვებად 1-დან 400-მდე დიაპაზონში, ასე რომ, ობიექტის ბაზის შექმნისას, თქვენ უნდა განსაზღვროთ მასშტაბი ისე, რომ ობიექტის ნაჩვენები (არა რეალური) ზომები მოხვდეს ამ ინტერვალში. .
კომპონენტის ზომის შესაცვლელად დააჭირეთ ღილაკს "ზომა". ამის შემდეგ პროგრამა გადადის ზომების შეცვლის რეჟიმზე, რაც ხდება მართკუთხედის ქვედა მარჯვენა კუთხის შესაბამისი კომპონენტის გადაადგილებით სამიდან ერთში. ორთოგონალური პროგნოზები. გადაადგილება ხდება „მაუსის“ მანიპულატორის დახმარებით მარცხენა ღილაკზე დაჭერით.
კომპონენტის გადაადგილება ხდება იმავე გზით, როდესაც დააჭირეთ ღილაკს "გადაადგილება". კომპონენტის დასატრიალებლად დააჭირეთ ღილაკს "Turn". ახალი კომპონენტის დამატება ხორციელდება ღილაკზე "ახალი" დაჭერით. კომპონენტით ნებისმიერი ოპერაციის შესრულებისას, ობიექტის ზომები და მისი ყველა კომპონენტის კოორდინატები ავტომატურად ხელახლა გამოითვლება.
საჭიროების შემთხვევაში, "Del" ღილაკის გამოყენებით შესაძლებელია ობიექტის კომპონენტის წაშლა, რაც ასევე იწვევს კოორდინატებისა და ზომების ხელახლა გამოთვლას. პოზიციისა და ზომის გარდა, ობიექტის თითოეული კომპონენტი განსაზღვრავს ფერის სამ ჩრდილს მისი სახეებისთვის. ამა თუ იმ ჩრდილის არჩევანი დამოკიდებულია სახის სიბრტყის პოზიციაზე (მისი ნორმალური) სივრცეში. თუ კომპონენტი, თავის მხრივ, არის ობიექტი, მაშინ ქვეობიექტის ფერები მემკვიდრეობით მიიღება მათი რედაქტირებული ობიექტის ფერებით ჩანაცვლების შესაძლებლობით.
ობიექტისთვის ფერების დასაყენებლად ან კომპონენტისთვის ფერის დასადგენად, აირჩიეთ "ფერები" მთავარი მენიუდან. ეკრანზე გამოჩნდება ფანჯარა (სურ. 7).
ამ ფანჯრის მარცხენა ნაწილში არის ობიექტის ფერების სია, მარჯვენა ნაწილში არის დაჩრდილვის ნიმუში სამი შესაძლო შემთხვევისთვის, ქვედა ნაწილში არის ოთხი ღილაკი.
დაჩრდილვის დასაყენებლად უნდა აირჩიოთ სახე (A, B ან C) და ეკრანის ქვედა მხრიდან დაჩრდილვის ტიპი, ძირითადი (მაუსის მარცხენა ღილაკი) და დამატებითი (მარჯვენა ღილაკი) ფერები. როდესაც დააჭირეთ ღილაკს "შენახვა", შერჩეული ფერი ენიჭება კომპონენტს. ღილაკები "დამატება" და "წაშლა" საშუალებას გაძლევთ დაამატოთ და ამოიღოთ ფერების სიის ელემენტები.
თუ არ არის "მაუსის" მანიპულატორი, შეგიძლიათ გამოიყენოთ "კომპონენტი" მთავარი მენიუს ელემენტი კომპონენტის პარამეტრების მნიშვნელობების დასაყენებლად. ამ შემთხვევაში ეკრანზე გამოჩნდება სურათი 8-ზე ნაჩვენები ფანჯარა. ამ ფანჯრის ზედა ნაწილში მითითებულია კომპონენტის სახელი (სურათზე სკამის „მარცხენა მკლავი“), რომელიც შეიძლება შეიცვალოს. თუ საჭიროა.
ფანჯრის მარცხენა ნახევარში დაყენებულია კომპონენტის პარამეტრების მნიშვნელობები, მარჯვნივ - ღილაკების ნაკრები კომპონენტების დალაგების, დამატებისა და წაშლის, ფერის დაყენებისა და ცვლილებების შენახვაზე ან შენახვაზე უარის თქმისთვის.
ამ ფანჯრის საშუალებით, მხოლოდ კლავიშების გამოყენებით, შეგიძლიათ სრულად აღწეროთ ობიექტი. პარამეტრის მნიშვნელობის დასაყენებლად გადადით საჭირო ხაზში კურსორის ღილაკების გამოყენებით ("Up", "Down") და ჩაწერეთ ახალი მნიშვნელობა. გაითვალისწინეთ, რომ სურათზე 8 ზომები მითითებულია ნაცრისფერში, ე.ი. შესაცვლელად მიუწვდომელია, რადგან სკამის მკლავი, თავის მხრივ, არის ობიექტი და მემკვიდრეობით იღებს მის ზომებს. 
როდესაც დაასრულებთ ერთი ობიექტის რედაქტირებას, შეგიძლიათ გადახვიდეთ მეორის შექმნაზე ან რედაქტირებაზე. პროგრამიდან გასვლამდე ობიექტების მონაცემთა ბაზა უნდა იყოს შენახული ფაილში სამგანზომილებიანი სცენების ვიზუალიზაციის პროგრამაში შემდგომი გამოყენებისთვის.
3D სცენების ვიზუალიზაცია
ვიზუალიზატორის პროგრამას შეუძლია იმუშაოს ორ რეჟიმში. მთავარი რეჟიმი არის, როდესაც დამგეგმავი აშენებს მიმდინარე 3D სცენას და გადასცემს მას რენდერს რენდერისთვის. მოქმედების სხვა რეჟიმში, განრიგი აგენერირებს სცენების თანმიმდევრობას გაანალიზებული ტექსტისთვის და წერს მას ფაილში, რომელსაც მოგვიანებით იყენებს ვიზუალიზატორი. ამ შემთხვევაში რენდერი მოქმედებს როგორც წარმოქმნილი მიმდევრობების დემონსტრირება.
ორი ფაილი მიეწოდება პროგრამის შეყვანას - გრაფიკული ობიექტების ბაზა და სცენების თანმიმდევრობა - შემდეგი ფორმით:
ერთი სცენა გამოყოფილია მეორისგან სპეციალური PAUSE ბრძანებით (პაუზა სცენებს შორის).
თითოეული სცენა აღწერილია, როგორც ბრძანებების თანმიმდევრობა:
გუნდი 1
გუნდი ტ
ბრძანებები იყოფა ობიექტის აღწერის ბრძანებებად და საკონტროლო ბრძანებებად. აღწერის ბრძანება შეიცავს შემდეგ ველებს:
გამოყენებული ობიექტის უნიკალური სახელი
შემდგომ სცენებში;
ობიექტის ტიპი (სახელი ბაზაში);
მარცხენა უკანა კოორდინატები ქვედა
კუთხე ოთახის კოორდინატთა სისტემაში;
ბრუნვის კუთხეები კოორდინატთა ღერძების გარშემო
ზომის მოდიფიკატორი (L - დიდი, M -
საშუალო, S - პატარა);
ფერი (0-დან 8-მდე). თუ ფერი = 0, მაშინ ობიექტი
ნაჩვენებია ბაზაში გამოყენებული ფერით. წინააღმდეგ შემთხვევაში: 1 - შავი, 2 - ლურჯი 8 - თეთრი.
საწყისი სცენის აღმწერ ობიექტთა სიმრავლეს შორის უნდა იყოს „სცენის“ (ოთახის) ტიპის ობიექტი. ეს ობიექტიარის ჩაშენებული (არ არის ხელმისაწვდომი გრაფიკული ობიექტების მონაცემთა ბაზაში). იგი ადგენს ოთახის ზომებს, ასევე დამკვირვებლის პოზიციას. ყოველ ჯერზე ბრუნვის ახალი კუთხის დაყენებით, თქვენ შეგიძლიათ შეცვალოთ დამკვირვებლის პოზიცია მანამდე უხილავი ობიექტების სანახავად. მაგალითად, სურათი 9 გვიჩვენებს სტატიის დასაწყისში განხილული ტექსტის მეორე სცენას სხვა კუთხით.
ბრინჯი. 9. მეორე სცენა სხვა კუთხით
შემდეგი საკონტროლო ბრძანებები გამოიყენება სცენების თანმიმდევრობის შესაქმნელად:
PAUSE - პაუზა სცენებს შორის;
MOVE - გადაიტანეთ ობიექტი ახალში
პოზიცია;" კვალი - აჩვენეთ ობიექტის მოძრაობის ტრაექტორია;
DEL - ობიექტის ამოღება სცენიდან
(გამოიყენება "მიღების" ცნების ვიზუალიზაციისთვის).
დასასრულს, შეიძლება აღინიშნოს, რომ შემუშავებული გრაფიკული ხელსაწყოები ორიენტირებულია ინტელექტუალურ CAD სისტემებში, რობოტებზე, სასწავლო სისტემებში, კომპიუტერული თამაშების მშენებლობაზე, ვირტუალური რეალობის სისტემებში. სისტემის პროგრამული ინსტრუმენტები საშუალებას გაძლევთ წარმოადგინოთ ტექსტური და გრაფიკული მონაცემები. აყალიბებს და მანიპულირებს მათ.
ამ ინსტრუმენტების შემუშავების შემდეგი ნაბიჯი არის სისტემის შემუშავება, რომელიც საშუალებას გაძლევთ მანიპულირება მოახდინოთ არა ერთ სცენაზე, არამედ მათ ზოგიერთ კომბინაციაში, რაც საშუალებას მოგცემთ შექმნათ უფრო რთული სამყაროები.
ახალი თაობის სისტემების შექმნის მეთოდებისა და ინსტრუმენტების შექმნის პრობლემების განხილვისას ადამიანი-მანქანის ურთიერთქმედების სფეროში. ფართო გაგებითამ სიტყვის) კიდევ ერთხელ მინდა ხაზგასმით აღვნიშნო ფიგურალური, არავერბალური წარმოდგენების განსაკუთრებული როლი სხვადასხვა შემოქმედებით და ინტელექტუალურ პროცესში, მათ შორის სწავლაში, ახალი ცოდნის აღმოჩენაში, რთული ობიექტების მართვაში და ა.შ. ადამიანის უნარი. და აქ, რა თქმა უნდა, მნიშვნელოვანი როლიმიეკუთვნება ახალი ტექნოლოგიების მქონე კომპიუტერულ სისტემებს ამ უნარების მხარდასაჭერად, კერძოდ, შემეცნებითი გრაფიკისა და ვირტუალური რეალობის სისტემებზე დაყრდნობით.
ბიბლიოგრაფია
5. Zenkin A. A. შემეცნებითი კომპიუტერული გრაფიკა // M.: Nauka, 1991.-S. 187.
7. რაკჩეევა თ.ა. ეკგ-ს რიტმული სტრუქტურის შემეცნებითი წარმოდგენა // პროგრამული პროდუქტები და სისტემები. - 1992. -L6 2.- S. 38-47.
4. ერემეევი A.P., Korotkoe O.V., Popov A.V. გადაწყვეტილების მხარდაჭერის სისტემების ვიზუალური კონტროლერი // Proceedings / Sh Conf. on ხელოვნური ინტელექტი. ტვერ.-1992წ. T. 1.- S. 142-145.
2. ბახარევი ი.ა., ლედერ ვ.ე., მატეკინ მ.პ. Smart Day Graphics Tools ჩვენება
რთული დინამიკა ტექნოლოგიური პროცესი// პროგრამული პროდუქტები და სისტემები. -1992წ. - No 2.- S. 34-37.
8. V.Bajdoun, LXitvintseva. სჯვფალიტოვი და სხვ. Tekris: ინტელექტუალური სისტემა ტექსტური ანიმაციისთვის // პროკ. აღმოსავლეთ-დასავლეთის კონფ. ხელოვნებაზე. ინტელი. EWAIC93. 7-9 სექტემბერი, მოსკოვი, რუსეთი. 1993 წ.
3. Hamilton J., SmithA., McWilliams G. და სხვ. Ვირტუალური რეალობა// ბიზნეს კვირა. - 1993. - No1.
6. ლიტვინცევა ლ.ვ. ვიზუალიზაციის სისტემის კონცეპტუალური მოდელი სამგანზომილებიანი დინამიური სცენებისთვის // პროგრამული პროდუქტები და სისტემები. No2.1992წ.
1. Baidun V.V., Bunin A.I., Bunina O.Yu. დინამიური სივრცითი სცენების ტექსტური აღწერილობების ანალიზი TEKRIS სისტემაში // პროგრამული პროდუქტები და სისტემები. -1992წ. - ნომერი 3. - S. 42-48.
შინაარსი
შესავალი……………………………………………………………………………………………………….
- შემეცნებითი კომპიუტერული გრაფიკა…………………………………….3
შემეცნებითი კომპიუტერული გრაფიკის კონცეფცია…………………….5
CG-ის საილუსტრაციო და შემეცნებითი ფუნქციები………………………….6
კოგნიტური კგ-ის ამოცანები და მოთხოვნები……………………………………………………………………………………………
მულტიმედიის საილუსტრაციო და შემეცნებითი ფუნქციები……………….10
გამოყენებული ლიტერატურის სია……………………………………………………………………………………………………………………………
შესავალი
ელექტრონული მულტიმედიური ხელსაწყოების შემუშავება ხსნის ფუნდამენტურად ახალ დიდაქტიკურ შესაძლებლობებს განათლების სფეროსთვის. ამრიგად, ინტერაქტიული გრაფიკისა და ანიმაციის სისტემები შესაძლებელს ხდის სურათის ანალიზის პროცესში მათი შინაარსის, ფორმის, ზომის, ფერის და სხვა პარამეტრების კონტროლს, რათა მივაღწიოთ ყველაზე დიდ ხილვადობას. ეს და რიგი სხვა შესაძლებლობები ჯერ კიდევ ცუდად ესმით ელექტრონული სასწავლო ტექნოლოგიების შემქმნელებს, რაც არ იძლევა მულტიმედიის საგანმანათლებლო პოტენციალის სრულ გამოყენებას. ფაქტია, რომ ელექტრონულ სწავლებაში მულტიმედიის გამოყენება არა მხოლოდ ზრდის სტუდენტებისთვის ინფორმაციის გადაცემის სიჩქარეს და ზრდის მის გაგების დონეს, არამედ ხელს უწყობს ისეთი მნიშვნელოვანი თვისებების განვითარებას ნებისმიერი ინდუსტრიის სპეციალისტისთვის, როგორიცაა ინტუიცია, პროფესიონალი. „ფლერა“, წარმოსახვითი აზროვნება.
ინტერაქტიული კომპიუტერული გრაფიკის გავლენა ინტუიციურ, წარმოსახვით აზროვნებაზე განაპირობა ახალი მიმართულების გაჩენა ხელოვნური ინტელექტის პრობლემებში - შემეცნებითი (ანუ შემეცნების ხელშემწყობი) კომპიუტერული გრაფიკა.
ნაშრომის მიზანია ქსელურ გარემოში შემეცნებითი ალბომების განხორციელების პროგრამული ინსტრუმენტების სისტემური ორგანიზაციის საკითხების, ასევე შემეცნებითი კომპიუტერული გრაფიკის ცნებების განხილვა.
1. შემეცნებითი კომპიუტერული გრაფიკა
ადამიანის ცოდნა იყენებს, როგორც იქნა, აზროვნების ორ მექანიზმს. ერთ-ერთი მათგანია აბსტრაქტული სიმბოლოების სტრიქონებთან მუშაობის უნარი, რომლებსაც აქვთ გარკვეული სემანტიკური და პრაგმატული წარმოდგენები. ეს არის ტექსტებთან მუშაობის უნარი სიტყვის ფართო გაგებით. ასეთ აზროვნებას შეიძლება ეწოდოს სიმბოლური ან ალგებრული. კიდევ ერთი არის სენსორულ სურათებთან მუშაობის უნარი და იდეები ამ სურათების შესახებ. ასეთი გამოსახულებები ბევრად უფრო სპეციფიკური და ინტეგრირებულია, ვიდრე სიმბოლური წარმოდგენები. მაგრამ ისინი ასევე ბევრად უფრო "ბუნდოვანი", "ნაკლებად ლოგიკურია", ვიდრე ის, რაც იმალება იმ ელემენტების მიღმა, რომლებითაც მოქმედებს ალგებრული აზროვნება. მაგრამ მათ გარეშე ჩვენ ვერ ასახავდით ჩვენს ირგვლივ არსებულ სამყაროს ჩვენთვის დამახასიათებელი სისრულით. სენსორულ გამოსახულებებთან (და, უპირველეს ყოვლისა, ვიზუალურ გამოსახულებებთან) მუშაობის უნარი განსაზღვრავს იმას, რასაც შეიძლება ეწოდოს გეომეტრიული აზროვნება. ერთი
აზროვნების ფსიქოლოგიის დარგის მრავალი ექსპერტი დარწმუნებულია, რომ ეს არის ინფორმაციის წარმოდგენის ორი გზა (სიმბოლოების თანმიმდევრობის სახით და სურათების სახით), მათთან მუშაობისა და ორივეს დაკავშირების უნარი. ერთმანეთთან წარმოდგენის გზები, რომლებიც უზრუნველყოფს ადამიანის აზროვნების ფენომენს.
საჭიროა ვიზუალურ გამოსახულებებთან მუშაობის სპეციალური ხელსაწყოების გაჩენა და მათგან ტექსტურ რეპრეზენტაციებზე გადასვლის გზები და საპირისპირო გადასვლა. ამრიგად, დაისვა მთავარი ამოცანა, საიდანაც ახლა ჩნდება ახალი პრობლემური სფერო - შემეცნებითი გრაფიკა.
შემეცნებითი გრაფიკა განსხვავდება კომპიუტერული გრაფიკისგან იმით, რომ მისი მთავარი ამოცანაა ისეთი ცოდნის წარმოდგენის მოდელების (შემეცნებითი მოდელები) შექმნა, რომლებშიც შესაძლებელი იქნება როგორც ალგებრული აზროვნებისთვის დამახასიათებელი ობიექტების, ასევე გამოსახულება-სურათების წარმოდგენა, რომლებთანაც გეომეტრიული აზროვნება მოქმედებს ერთიანი საშუალებებით. ეს კომბინირებული შემეცნებითი სტრუქტურები კოგნიტური გრაფიკის ძირითადი ობიექტებია.
მზარდი როლის შესრულება იწყება ICG-ის შესაძლებლობების გამოყენება ფუნდამენტურ სამეცნიერო კვლევებში. ამავე დროს, აქცენტი ICG-ის საილუსტრაციო ფუნქციაზე, დამახასიათებელი საწყისი ეტაპისთვის, ე.ი. მაგალითად, ტიპიური დიაგრამებისა და ჰისტოგრამების, ყველა სახის ორგანზომილებიანი გრაფიკების, გეგმებისა და დიაგრამების, სხვადასხვა ფუნქციონალური დამოკიდებულების გრაფიკების და ა.შ. აგება სულ უფრო მეტად გადადის იმ ICG შესაძლებლობების აქტიური გამოყენებისკენ, რომლებიც საშუალებას იძლევა "მაქსიმალური გამოყენება მეცნიერებაში. კვლევა ადამიანისრთული სივრცითი ნიმუშებით აზროვნების უნარი.
სურათების შემეცნებითი ფუნქცია გამოიყენებოდა მეცნიერებაში ჯერ კიდევ კომპიუტერების გამოჩენამდე. გრაფიკის, ხის, ქსელის და ა.შ. ცნებებთან დაკავშირებული ფიგურული წარმოდგენები. დაეხმარა მრავალი ახალი თეორემის დამტკიცებას, ეილერის წრეებმა შესაძლებელი გახადა არისტოტელეს სილოგისტიკური აბსტრაქტული ურთიერთობის ვიზუალიზაცია, ვენის დიაგრამებმა შექმნეს ვიზუალური პროცედურები ლოგიკის ალგებრის ფუნქციების გასაანალიზებლად. 2
კოგნიტური გრაფიკის სისტემატური გამოყენება კომპიუტერებში, როგორც ადამიანი-მანქანის სისტემების ნაწილი, ბევრს გვპირდება. ამ მიმართულებით ძალიან მორცხვი მცდელობებიც კი, რომლებიც ცნობილია როგორც მულტიმედიური ტექნოლოგიები, რომლებიც ახლა იპყრობენ სპეციალისტების ყურადღებას (განსაკუთრებით მათ, ვინც ინტელექტუალური სწავლის სისტემების შექმნაში მონაწილეობს), აჩვენებს ასეთი კვლევების დაპირებას.
2. შემეცნებითი კომპიუტერული გრაფიკის ცნება
"ჯობია ერთხელ ნახო, ვიდრე ასჯერ მოსმენა..." - ამბობს ხალხური სიბრძნე. ამ თვალსაზრისით, მეცნიერების მთელი ისტორია დამაჯერებელი ილუსტრაციაა ადამიანის მარადიული სურვილისა, გააფართოოს გარემომცველი სამყაროს ხედვის ევოლუციური საზღვრები. ადამიანმა გამოიგონა ტელესკოპი, რათა მიახლოებოდა და უკეთ დაენახა ვარსკვლავური სამყაროს საიდუმლოებები, რომლებიც დაფარული იყო პირდაპირი დაკვირვებისგან, მან შექმნა მიკროსკოპი მიკროსამყაროს უმცირესი ობიექტების დასანახად, გამოსაკვლევად... რენტგენი და სპექტროსკოპია საშუალებას აძლევდა ადამიანს დაენახა შინაგანი მატერიის სტრუქტურა, ტომოგრაფიამ გახსნა ადამიანის მზერა შინაგანი სამყაროცოცხალი ორგანიზმები, თერმული გამოსახულება საშუალებას აძლევდა მას პირდაპირ ენახა სითბო, რადიოვიზორი - რადიოტალღები... და ა.შ., და ა.შ. ... - ნახოს, განიხილოს, გაარკვიოს... - მაგრამ არა მხოლოდ იმიტომ, რომ თვალის მეშვეობით ადამიანის ტვინი შევიდა. იღებს მიმდებარე სამყაროს შესახებ ინფორმაციის 90 პროცენტზე მეტს: ხედვა არ არის მხოლოდ არხი, ან მიმღები, ან ვიზუალური ინფორმაციის გადამყვანი, არამედ, როგორც ჩანს, ფიგურალური, ინტუიციური ტექნოლოგიის ერთ-ერთი ყველაზე მნიშვნელოვანი ელემენტია. შემოქმედებითი, ე.ი. კერძოდ ახალი ცოდნის გამომუშავება, აზროვნება.
ცნობილია, რომ წარმატებულ ნახატს შეუძლია არა მხოლოდ დამაჯერებლად აჩვენოს რთული თეორიული საკითხის არსი, მნიშვნელობა: ასეთი ნახატი ზოგჯერ საშუალებას იძლევა - და არც ისე იშვიათად - დაინახოს ერთი შეხედვით კარგად ცნობილი პრობლემის ახალი, მოულოდნელი ასპექტები, კერძოდ. ახალი მოსაზრების, აზრის, იდეის სანახავად. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, გრაფიკა ასრულებს არა მხოლოდ ჩვეულებრივ, ტრადიციულ საილუსტრაციო ფუნქციას, არამედ სხვა, არანაკლებ მნიშვნელოვან, შემეცნებით ანუ შემეცნების ხელშემწყობ ფუნქციას. და თანამედროვე საინფორმაციო ტექნოლოგია ხსნის ფუნდამენტურად ახალ შესაძლებლობებს სწორედ ასეთი შემეცნებითი კომპიუტერული გრაფიკის (CCG) გამოყენებისთვის, პირველ რიგში, აბსტრაქტული თეორიული კვლევის სფეროში. ფუნდამენტური მეცნიერება(FN).
QCG არის ტელესკოპის, მიკროსკოპის, რენტგენის სპექტრომეტრის, ტომოგრაფის, თერმული გამოსახულების და ა.შ. ერთგვარი უნივერსალური ანალოგი. თუმცა არსებითი განსხვავებით, რომ ეს არის პირველი ფიზიკური მოწყობილობა მეცნიერების ისტორიაში, რომელიც საშუალებას აძლევს ადამიანს დაინახოს მეცნიერული აბსტრაქციების არაფიზიკური, უხილავი სამყაროს ობიექტები. თუ გავითვალისწინებთ, რომ ასეთი აბსტრაქციები ასევე მოიცავს ბევრ კანონზომიერებას, რომელიც განსაზღვრავს რეალური სამყაროს ობიექტების და სისტემების ქცევას, მაშინ აბსტრაქტული ერთეულების CCG ვიზუალიზაციის პრობლემა სცილდება წმინდა აკადემიურ ინტერესს.
3. კგ-ის საილუსტრაციო და შემეცნებითი ფუნქციები
ამჟამად კომპიუტერული გრაფიკა სიახლის ერთ-ერთი ყველაზე სწრაფად განვითარებადი სფეროა საინფორმაციო ტექნოლოგიები. ამრიგად, სამეცნიერო კვლევებში, მათ შორის ფუნდამენტურ კვლევებში, აქცენტი საწყის ეტაპზე დამახასიათებელი CG-ს საილუსტრაციო ფუნქციაზე, სულ უფრო მეტად გადადის CG-ის იმ შესაძლებლობების გამოყენებისკენ, რაც საშუალებას აძლევს ადამიანის აზროვნების უნარს ააქტიურებს რთულ სივრცულ სურათებში. . ამ მხრივ, CG-ის ორი ფუნქციის მკაფიოდ გარჩევა იწყება: საილუსტრაციო და შემეცნებითი. 3
CG-ის საილუსტრაციო ფუნქცია საშუალებას გვაძლევს, მეტ-ნაკლებად ადეკვატურ ვიზუალურ დიზაინში განვახორციელოთ მხოლოდ ის, რაც უკვე ცნობილია, ე.ი. უკვე არსებობს ან ჩვენს გარშემო არსებულ სამყაროში, ან როგორც იდეა მკვლევარის თავში. CG-ის კოგნიტური ფუნქცია არის ზოგიერთის გამოყენება გრაფიკული გამოსახულებამიიღეთ ახალი, ე.ი. ცოდნა, რომელიც ჯერ კიდევ არ არსებობს სპეციალისტის თავშიც კი, ან ყოველ შემთხვევაში ხელს უწყობს ამ ცოდნის მიღების ინტელექტუალურ პროცესს.
CG-ის საილუსტრაციო ფუნქციები განხორციელებულია დეკლარაციული ტიპის საგანმანათლებლო სისტემებში, როდესაც სტუდენტებს გადასცემს ცოდნის არტიკულირებულ ნაწილს, რომელიც წარმოდგენილია წინასწარ მომზადებული ინფორმაციის სახით გრაფიკული, ანიმაციური და ვიდეო ილუსტრაციებით.
კგ-ის შემეცნებითი ფუნქცია ვლინდება პროცედურული ტიპის სისტემებში, როდესაც სტუდენტები „იძენენ“ ცოდნას. კვლევაშესასწავლი ობიექტების მათემატიკურ მოდელებზე და, ვინაიდან ცოდნის ფორმირების ეს პროცესი ემყარება აზროვნების ინტუიციურ მარჯვენა ნახევარსფეროს მექანიზმს, ეს ცოდნა თავისთავად დიდწილად პიროვნული ხასიათისაა. თითოეული ადამიანი თავისებურად აყალიბებს ქვეცნობიერი გონებრივი აქტივობის ტექნიკას. თანამედროვე ფსიქოლოგიურ მეცნიერებას არ გააჩნია ადამიანის შემოქმედებითი პოტენციალის ფორმირების მკაცრად დასაბუთებული მეთოდები, თუნდაც ეს იყოს პროფესიული. ინტუიციური პროფესიონალურად ორიენტირებული აზროვნების განვითარების ერთ-ერთი ცნობილი ევრისტიკული მიდგომა არის კვლევის პრობლემების გადაჭრა. პროცედურული ტიპის საგანმანათლებლო კომპიუტერული სისტემების გამოყენება შესაძლებელს ხდის ამ პროცესის მნიშვნელოვნად გააქტიურებას, მისგან რუტინული ოპერაციების აღმოფხვრას და მათემატიკურ მოდელებზე სხვადასხვა ექსპერიმენტების ჩატარებას.
CG-ის როლი საგანმანათლებლო კვლევაში არ შეიძლება გადაჭარბებული იყოს. ეს არის კურსის გრაფიკული გამოსახულებები და მათემატიკურ მოდელებზე ექსპერიმენტების შედეგები, რომლებიც საშუალებას აძლევს თითოეულ სტუდენტს შექმნას შესწავლილი ობიექტის ან ფენომენის საკუთარი სურათი მთელი მისი მთლიანობითა და მრავალფეროვნებით. ასევე უდავოა, რომ კომპიუტერული სურათები ასრულებენ, უპირველეს ყოვლისა, შემეცნებით და არა საილუსტრაციო ფუნქციას, რადგან პროცედურული ტიპის კომპიუტერულ სისტემებთან საგანმანათლებლო მუშაობის პროცესში სტუდენტები ქმნიან წმინდა პიროვნულ, ე.ი. არავისთვის არ არსებობს ამ ფორმით, ცოდნის კომპონენტები.
რა თქმა უნდა, განსხვავებები კომპიუტერული გრაფიკის ილუსტრაციულ და შემეცნებით ფუნქციებს შორის საკმაოდ თვითნებურია. ხშირად, ჩვეულებრივმა გრაფიკულმა ილუსტრაციამ შეიძლება ზოგიერთ სტუდენტს ახალი იდეისკენ უბიძგოს, მათ საშუალება მისცეს დაინახონ ცოდნის ზოგიერთი ელემენტი, რომელიც არ იყო "ინვესტიცია" დეკლარაციული ტიპის საგანმანათლებლო კომპიუტერული სისტემის მასწავლებელმა-დეველოპერმა. ამრიგად, კომპიუტერული გამოსახულების საილუსტრაციო ფუნქცია იქცევა კოგნიტურ ფუნქციად. მეორე მხრივ, კომპიუტერული გამოსახულების შემეცნებითი ფუნქცია პროცედურული ტიპის საგანმანათლებლო სისტემებთან პირველი ექსპერიმენტების დროს შემდგომ ექსპერიმენტებში შეიძლება გადაიქცეს უკვე „აღმოჩენილი“ და, შესაბამისად, ობიექტის ახალი თვისების საილუსტრაციო ფუნქციად. შესწავლის ქვეშ.
მიუხედავად ამისა, ადამიანის აზროვნების ლოგიკურ და ინტუიციურ მექანიზმებში ფუნდამენტური განსხვავებები, რომლებიც წარმოიქმნება ამ განსხვავებებიდან ცოდნის წარმოდგენის ფორმებში და მათი განვითარების მეთოდებში, მეთოდოლოგიურად გამოსადეგს ხდის კომპიუტერული გრაფიკის საილუსტრაციო და შემეცნებითი ფუნქციების განსხვავებას და უფრო ნათლად იძლევა საშუალებას. კომპიუტერული საგანმანათლებლო სისტემების განვითარებაში გრაფიკული გამოსახულების დიდაქტიკური ამოცანების ფორმულირება.
4. კოგნიტური კგ-ის ამოცანები და მოთხოვნები
ხელოვნური ინტელექტის დარგში ცნობილმა ექსპერტმა D.A. Pospelov ჩამოაყალიბა შემეცნებითი კომპიუტერული გრაფიკის სამი ძირითადი ამოცანა. პირველი ამოცანაა ცოდნის წარმოდგენის ისეთი მოდელების შექმნა, რომლებშიც შესაძლებელი იქნება როგორც ლოგიკური აზროვნებისთვის დამახასიათებელი ობიექტების, ასევე გამოსახულება-სურათების წარმოდგენა, რომლებთანაც ფიგურალური აზროვნება მოქმედებს ერთიანი საშუალებებით. მეორე ამოცანა არის იმ ადამიანური ცოდნის ვიზუალიზაცია, რომლის ტექსტური აღწერილობის პოვნა ჯერ კიდევ შეუძლებელია. მესამე არის გზების ძიება დაკვირვებული გამოსახულება-სურათებიდან გადასვლისთვის გარკვეული ჰიპოთეზის ჩამოყალიბებამდე მექანიზმებისა და პროცესების შესახებ, რომლებიც იმალება დაკვირვებული სურათების დინამიკის მიღმა. ოთხი
შემეცნებითი CG-ის ამ სამ ამოცანას განათლების ინფორმაციული ტექნოლოგიების თვალსაზრისით უნდა დაემატოს მეოთხე დავალება, რომელიც არის პირობების შექმნა სტუდენტებში პროფესიონალურად ორიენტირებული ინტუიციის და შემოქმედებითი შესაძლებლობების განვითარებისთვის.
საინჟინრო ანალიზის, დიზაინისა და ტრენინგის კომპიუტერული სისტემების შემუშავებისას, ისინი ჩვეულებრივ გამოდიან შემეცნებითი გრაფიკის პირველი ორი ამოცანიდან, როდესაც მრავალგანზომილებიანი მათემატიკური მოდელების კვლევისას მიღებული ტექნიკური ობიექტის შესახებ ცოდნა და წარმოდგენილია ჩვეულებრივი სიმბოლურ-ციფრული ფორმით. ადამიანის ანალიზისთვის მიუწვდომელია ინფორმაციის დიდი მოცულობის გამო.
შემეცნებითი გრაფიკის მესამე და მეოთხე ამოცანების მკაფიო გაგება საშუალებას გვაძლევს ჩამოვაყალიბოთ დამატებითი მოთხოვნები როგორც რეალურ გრაფიკულ გამოსახულებებზე, ასევე შესაბამის პროგრამულ და მეთოდოლოგიურ მხარდაჭერაზე. მათ შორისაა: შესასწავლი ობიექტების ან პროცესების ადეკვატურობა, გამოყენებული საინჟინრო მეთოდები და სწავლების მეთოდები; ბუნებრიობა და ხელმისაწვდომობა ცუდად მომზადებული ან თუნდაც მოუმზადებელი მომხმარებლების აღქმისთვის; პარამეტრების განაწილების ხარისხობრივი შაბლონების ანალიზის მოხერხებულობა; ესთეტიკური მიმზიდველობა, გამოსახულების ფორმირების სიჩქარე.
მოსწავლეებს ასევე უნდა შეეძლოთ გამოსახულების ტიპის არჩევა. ფაქტია, რომ ერთი და იგივე ინფორმაცია გრაფიკული ფორმით შეიძლება გამოჩნდეს სხვადასხვა გზით. მაგალითად, დეფორმირებული მყარი სხეულის მექანიკაში დაახლოებით ათი სხვადასხვა სახისსურათები. ამ ტიპის ინფორმაციის გრაფიკული ჩვენების სპეციალური კვლევების შედეგები აჩვენებს, რომ თითოეული ადამიანი, თავისი ინდივიდუალური, პირადი აღქმის საფუძველზე, აფასებს კონკრეტული ტიპის გამოსახულების ეფექტურობას თავისებურად და სხვადასხვა ადამიანების შეფასებები შეიძლება მნიშვნელოვნად განსხვავდებოდეს. . მაშასადამე, საგანმანათლებლო კომპიუტერულ სისტემებს უნდა ჰქონდეთ ინფორმაციის გრაფიკული ჩვენების სხვადასხვა გზების ნაკრები, რათა თითოეულმა სტუდენტმა აირჩიოს გამოსახულების ტიპი, რომელიც მისთვის ყველაზე შესაფერისია, ან გამოიყენოს სხვადასხვა გრაფიკული სურათები მანქანური გამოთვლების შედეგების გასაანალიზებლად. აუცილებელია მოსწავლეებს მივცეთ სურათების კონტროლის შესაძლებლობა - შეცვალონ მისი ზომა, ფერის დიაპაზონი, დამკვირვებლის თვალსაზრისის პოზიცია, სინათლის წყაროების რაოდენობა და პოზიცია, ნაჩვენები მნიშვნელობების კონტრასტის ხარისხი და ა.შ. გრაფიკული ინტერფეისის ყველა ეს მახასიათებელი არა მხოლოდ საშუალებას აძლევს სტუდენტებს აირჩიონ გრაფიკული გამოსახულების შესაბამისი ფორმები, არამედ შეასრულონ თამაშის და კვლევის კომპონენტები საგანმანათლებლო მუშაობაში, ბუნებრივია წაახალისებს სტუდენტებს შესწავლილი ობიექტებისა და პროცესების თვისებების ღრმა და ყოვლისმომცველი ანალიზისკენ. .
5. მულტიმედიის საილუსტრაციო და შემეცნებითი ფუნქციები
აზროვნების მარცხენა და მარჯვენა ნახევარსფეროს მექანიზმებს შორის ზემოაღნიშნული განსხვავებების ინტერპრეტაციით სტუდენტების შემეცნებით აქტივობასთან დაკავშირებით, შეგვიძლია დავასკვნათ, რომ ლოგიკური აზროვნება გამოყოფს ცოდნის მხოლოდ ზოგიერთ უმნიშვნელოვანეს ელემენტს და აყალიბებს მათგან ცალსახა იდეას. შესწავლილი ობიექტები და პროცესები, ხოლო ქვეცნობიერი უზრუნველყოფს სამყაროს ჰოლისტურ აღქმას მთელი მისი მრავალფეროვნებით.
ამ განსხვავებაზე დაყრდნობით მულტიმედიის ორი ფუნქცია შეიძლება გამოიყოს - საილუსტრაციო და შემეცნებითი.
სამაგალითო ფუნქცია უზრუნველყოფს ლოგიკური აზროვნების მხარდაჭერას. ამ შემთხვევაში, მულტიმედიური ობიექტი აძლიერებს, ასახავს შესასწავლი ობიექტის ან პროცესის გარკვეულ ნათლად გამოხატულ აზრს, თვისებას, ე.ი. რაც უკვე ჩამოყალიბებულია, მაგალითად, მასწავლებელ-დეველოპერმა.
შემეცნებითი ფუნქცია არის რაიმე ახლის მიღება რაიმე მულტიმედიური ობიექტის დახმარებით, ე.ი. ცოდნა, რომელიც ჯერ კიდევ არ არსებობს სპეციალისტის თავშიც კი, ან ყოველ შემთხვევაში ხელს უწყობს ამ ცოდნის მიღების ინტელექტუალურ პროცესს.
მულტიმედიის საილუსტრაციო ფუნქცია ხორციელდება დეკლარაციული ტიპის საგანმანათლებლო სისტემებში, როდესაც სტუდენტებს გადასცემს ცოდნის არტიკულირებულ ნაწილს, რომელიც წარმოდგენილია წინასწარ მომზადებული ინფორმაციის სახით გრაფიკული, ანიმაციური, აუდიო და ვიდეო ილუსტრაციებით. მულტიმედიის შემეცნებითი ფუნქცია და ა.შ.
განიხილება პაკეტები და ინსტრუმენტები, რომლებიც ახორციელებენ შემეცნებითი მეცნიერებების იდეებს. მოცემულია მათი კლასიფიკაცია და გამოყენების მახასიათებლები.
მოცემულია კოგნიტური მეცნიერებების დარგში საშინაო და საგარეო განვითარებული მოვლენების მიმოხილვა. კეთდება ასეთი სამუშაოების პერსპექტივების ანალიზი.
1 შესავალი კოგნიტურ კომპიუტერულ მეცნიერებაში
ჩვენი საზოგადოების განვითარებასთან ერთად, დამუშავებას საჭირო ინფორმაციის ნაკადი ზვავივით იზრდება. შესაბამისად იზრდება მისი ანალიზის სირთულეც. ამ ამოცანების მოცულობა აღემატება შესაძლებლობებს ადამიანის გონება. გარკვეული მანქანების დამუშავებაც კი ყოველთვის არ იძლევა ახალი ან სასურველი ცოდნის ამოღებას ინფორმაციის ნაკადიდან. ამიტომ საჭიროა მისი დამუშავების თვისობრივად განსხვავებული დონის საჭიროება, რაც გულისხმობს შემეცნებითი კომპიუტერული გრაფიკის ან მოდელირების მეთოდებისა და საშუალებების გამოყენებას.
კოგნიტური მეთოდების მთავარი ამოცანაა ფუნქციების ნაწილის ავტომატიზაცია შემეცნებითი პროცესები. ამრიგად, ამ ტექნოლოგიების გამოყენება შესაძლებელია ყველა სფეროში, სადაც ცოდნა თავად არის მოთხოვნადი.
კომპიუტერული შემეცნებითი მეცნიერებების ზოგადი მიზანია თვისობრივად ახალი ცოდნის შექმნა აღქმის, ცოდნისა და გაგების ბარიერების გადალახვით, რომლებიც დაკავშირებულია ინფორმაციის ჩვეულებრივი ალფანუმერული ფორმით წარმოდგენასთან. მაგალითად, ფუნდამენტურად ახალი მეცნიერული იდეების დაბადება ხშირად არ შეიძლება შემცირდეს დედუქციის პროცესზე, ჰიპოთეზებისა და თეორიების ფორმალურად ლოგიკურ დასკვნამდე.
1.1 ძირითადი ცნებები
ზოგადად, კოგნიტური კომპიუტერული მოდელირება (CCM) გულისხმობს გონებრივი, შემეცნებითი პროცესების მოდელირებას. თუმცა, იმის გათვალისწინებით, რომ ბოლო დროსკოგნიტური მოდელირება ფართოდ გამოიყენება გადაწყვეტილების მიღებისა და მენეჯმენტის რთულად ფორმალიზებასთან დაკავშირებულ პრობლემებში; შემდეგი განმარტება უფრო ხშირად გვხვდება.
CCM არის ანალიზის მეთოდი, რომელიც განსაზღვრავს ფაქტორების გავლენის სიძლიერეს და მიმართულებას საკონტროლო ობიექტის სამიზნე მდგომარეობაში გადატანაზე, საკონტროლო ობიექტზე სხვადასხვა ფაქტორების გავლენის მსგავსებისა და განსხვავებების გათვალისწინებით. ასეთი შემეცნებითი მოდელების საფუძველი, როგორც წესი, კლასიკური კოგნიტური რუკაა.
კლასიკური შემეცნებითი რუკა არის მიმართული გრაფიკი, რომელშიც პრივილეგირებული წვერო არის საკონტროლო ობიექტის მომავალი (ჩვეულებრივ სამიზნე) მდგომარეობა, დარჩენილი წვეროები შეესაბამება ფაქტორებს, რკალებს, რომლებიც აკავშირებს ფაქტორებს მდგომარეობის წვეროსთან, აქვთ სისქე და ნიშანი, რომელიც შეესაბამება ამ ფაქტორის გავლენის სიძლიერე და მიმართულება საკონტროლო ობიექტის გადასვლაზე მოცემული სახელმწიფოდა ფაქტორების დამაკავშირებელი რკალი აჩვენებს ამ ფაქტორების გავლენის მსგავსებას და განსხვავებას საკონტროლო ობიექტზე.
B იძლევა მსგავს განმარტებას და აღნიშნავს, რომ მიზეზ-შედეგობრივი გრაფიკი არის დაკვირვებული სისტემის ფუნქციონალური ორგანიზაციის გამარტივებული სუბიექტური მოდელი და წარმოადგენს „ნედლეულს“ შემდგომი კვლევისა და ტრანსფორმაციისთვის – კოგნიტური მოდელირებისთვის. ნახატები 1.1 - 1.2 მოცემულია შემეცნებითი რუქების მაგალითები.
სურათი 1.1 - ზოგიერთი ეკონომიკური სიტუაციის შემეცნებითი რუკის მაგალითი, შემუშავებული კოგნიტური მოდელირების სისტემაში "CANVA"
სურათი 1.2 - შემეცნებითი რუკის მაგალითი, რომელიც შემუშავებულია კოგნიტური მოდელირების სისტემაში „iThink“
შემეცნებითი კომპიუტერული მოდელირების ყველაზე ზოგადი განმარტება მოცემულია ში, სადაც ის გაგებულია, როგორც ტრადიციული კომპიუტერული მოდელირებისა და კოგნიტური კომპიუტერული გრაფიკის სინთეზი.
შემეცნებითი მეგარუქების კონცეფცია შემოღებულია, როგორც კლასიკური შემეცნებითი რუქების განსაკუთრებული სახეობა. აქ ასევე განიხილება მათი კლასიფიკაცია და მაგალითები.
შემეცნებით კომპიუტერულ გრაფიკაში (CCG) ვგულისხმობთ ცოდნის წარმოდგენის ისეთი მოდელების შექმნას, რომლებშიც შესაძლებელი იქნება როგორც ვერბალურ-ლოგიკური, აზროვნების სიმბოლური დონისთვის დამახასიათებელი ობიექტების, ისე არასიმბოლური აზროვნებისთვის დამახასიათებელი გამოსახულებები-სურათები. . CCG პირდაპირ კავშირშია მეცნიერული შემოქმედების პროცესთან.
1.2 შემეცნებითი კომპიუტერული გრაფიკის ამოცანები
ამჟამად კომპიუტერული გრაფიკა ახალი საინფორმაციო ტექნოლოგიების ერთ-ერთი ყველაზე სწრაფად განვითარებადი სფეროა. ამრიგად, სამეცნიერო კვლევებში, მათ შორის ფუნდამენტურ კვლევებში, აქცენტი საწყის ეტაპზე დამახასიათებელი CG-ს საილუსტრაციო ფუნქციაზე, სულ უფრო მეტად გადადის CG-ის იმ შესაძლებლობების გამოყენებისკენ, რაც საშუალებას აძლევს ადამიანის აზროვნების უნარს ააქტიურებს რთულ სივრცულ სურათებში. . ამ მხრივ, CG-ის ორი ფუნქციის მკაფიოდ გარჩევა იწყება: საილუსტრაციო და შემეცნებითი.
CG-ის საილუსტრაციო ფუნქცია საშუალებას გვაძლევს, მეტ-ნაკლებად ადეკვატურ ვიზუალურ დიზაინში განვახორციელოთ მხოლოდ ის, რაც უკვე ცნობილია, ე.ი. უკვე არსებობს ან ჩვენს გარშემო არსებულ სამყაროში, ან როგორც იდეა მკვლევარის თავში. CG-ის შემეცნებითი ფუნქცია არის ახლის მიღება გარკვეული გრაფიკული გამოსახულების დახმარებით, ე.ი. ცოდნა, რომელიც ჯერ კიდევ არ არსებობს სპეციალისტის თავშიც კი, ან ყოველ შემთხვევაში ხელს უწყობს ამ ცოდნის მიღების ინტელექტუალურ პროცესს.
CG-ის საილუსტრაციო ფუნქციები განხორციელებულია დეკლარაციული ტიპის სისტემებში, როდესაც მომხმარებლებს გადასცემს ცოდნის არტიკულირებული ნაწილის, წარმოდგენილი წინასწარ მომზადებული ინფორმაციის სახით გრაფიკული ანიმაციით და ვიდეო ილუსტრაციებით.
CG-ის შემეცნებითი ფუნქცია ვლინდება პროცედურული ტიპის სისტემებში, როდესაც მომხმარებლები "მიიღებენ" ცოდნას კვლევის გზით, როგორც შესასწავლი ობიექტების მათემატიკური მოდელების შესახებ, ასევე გადაწყვეტილების მიმღებთა ოპერატიული აქტივობების გაანალიზების პროცესში. სხვადასხვა სახისკონტროლისა და მართვის ობიექტები. ნათელია, რომ ვინაიდან ცოდნის ფორმირების ეს პროცესი ემყარება აზროვნების ინტუიციურ მარჯვენა ნახევარსფერულ მექანიზმს, თავად ეს ცოდნა მეტწილად ექსპერტის ხასიათს ატარებს.
1.3 შემეცნებითი კომპიუტერული მოდელირების ამოცანები
კოგნიტური მიდგომა მოდელირებაში ორიენტირებულია სუბიექტის ინტელექტუალური პროცესების გააქტიურებაზე და დახმარებაზე პრობლემური სიტუაციის ფორმალური მოდელის სახით წარმოდგენის დაფიქსირებაში. როგორც უკვე აღვნიშნეთ, სიტუაციის შემეცნებითი რუკა ჩვეულებრივ გამოიყენება როგორც ასეთი მოდელი.
კოგნიტური ანალიზისა და მოდელირების ტექნოლოგია შესაძლებელს ხდის სისტემატურად დახასიათდეს და დაასაბუთოს არსებული ვითარება და ხარისხობრივ დონეზე შემოგვთავაზოს ამ სიტუაციაში პრობლემის გადაჭრის გზები, გარემო ფაქტორების გათვალისწინებით.
კოგნიტური ანალიზისა და მოდელირების გამოყენება ხსნის ახალ შესაძლებლობებს პროგნოზირებისა და მართვისთვის. სხვადასხვა სფეროებში:
-ში ეკონომიკური სფეროეს საშუალებას გაძლევთ შეიმუშაოთ და გაამართლოთ სტრატეგია მოკლე დროში ეკონომიკური განვითარებასაწარმო, ბანკი, რეგიონი ან თუნდაც მთელი სახელმწიფო, ცვლილებების გავლენის გათვალისწინებით გარე გარემო;
- ფინანსებისა და საფონდო ბირჟის სფეროში - ბაზრის მონაწილეთა მოლოდინების გათვალისწინება;
- სამხედრო სფეროში და ინფორმაციული უსაფრთხოების სფეროში - სტრატეგიული საინფორმაციო იარაღის წინააღმდეგ ბრძოლა, კონფლიქტური სტრუქტურების წინასწარ აღიარება და ადეკვატური ზომების შემუშავება.
2 შემეცნებითი კომპიუტერული გრაფიკისა და მოდელირების ამოცანების კლასიფიკაცია
თავისთავად, კოგნიტური გრაფიკისა და კოგნიტური მოდელირების ცნებები მნიშვნელოვნად განსხვავდება. შესაბამისად, განვითარებული მოვლენებიც განსხვავდება ამ სფეროებში. მაგრამ კომპიუტერული მეცნიერების ეს ორი სფერო ცალკე არ შეიძლება განიხილებოდეს. ისინი შედიან ახლო ურთიერთობადა შეისწავლეთ საკითხები, რომლებიც ავსებენ ერთმანეთს.
როგორც კოგნიტურ მოდელირებაში, ასევე კოგნიტურ გრაფიკაში, გადასაჭრელი ამოცანების 3 ძირითადი სფეროა, წარმოდგენილია ცხრილში 1.
ცხრილი 2.1 KKM და KKG ამოცანების კლასიფიკაცია
| KKM | KKG | |
| 1 | ამოცანა ვერბალიზებადია, მაგრამ არა ამოსახსნელი ან ძნელად ამოსახსნელი ზოგიერთი არატრადიციული მეთოდის გამოყენების გარეშე, მაგალითად, საექსპერტო სისტემები | ცოდნის წარმოდგენის ისეთი მოდელების შექმნა, რომლებშიც შესაძლებელი იქნება როგორც ლოგიკური აზროვნებისთვის დამახასიათებელი ობიექტების, ასევე გამოსახულება-სურათების წარმოდგენა, რომლებთანაც ფიგურალური აზროვნება მოქმედებს ერთიანი საშუალებებით. |
| 2 | ტექსტური და გრაფიკული ინფორმაციის გაგებასა და დამუშავებასთან დაკავშირებული შემეცნებითი პროცესების მოდელირება, ე.ი. ისეთი სისტემების შემუშავება, როგორიცაა „ტექსტი – ნახატი“ და „ნახატი – ტექსტი“ | იმ ადამიანური ცოდნის ვიზუალიზაცია, რომლის ტექსტური აღწერილობის პოვნა ჯერ არ არის შესაძლებელი |
| 3 | აღქმისა და შეფასების სისტემები“ - ბევრი თვალსაზრისით მსგავსია 1-ლი პუნქტის, თუმცა აქ კრიტიკულია არა იმდენად ამოცანის სირთულე, არამედ საწყისი ინფორმაციის რაოდენობა და გადაწყვეტილების მისაღებად დათმობილი დრო. | დაკვირვებული სურათებიდან-სურათებიდან გადასვლის გზების ძიება იმ მექანიზმებისა და პროცესების შესახებ ჰიპოთეზის ჩამოყალიბებამდე, რომლებიც იმალება დაკვირვებული სურათების დინამიკის მიღმა. |
თუმცა, ამჟამად ხელმისაწვდომი კვლევები, განვითარება და პროგრამული პროდუქტები რეალურად არ განასხვავებენ ამოცანებს CCM-სა და CCG-ში, მაგრამ წყვეტს მათ ერთად სამი სფეროდან ერთ-ერთში.
2.1 ნაჩვენები პროცესის დინამიკის შემეცნების გაზრდა
ძალიან ხშირად ჩნდება ოპერატორის რეაქციის დროის კრიტიკულობის პრობლემა რეალურ დროში კონტროლის სისტემებში გარკვეული პარამეტრების შესაცვლელად. ოპერატორმა არანორმალური სიტუაციის შემთხვევაში უნდა გადაწყვიტოს შესაბამისი ქვესისტემების ქცევის სისწორე. არაადეკვატური ან არასწორი გადაწყვეტილებების მიღებამ შეიძლება გამოიწვიოს მნიშვნელოვანი მატერიალური ზარალი.
ამა თუ იმ ინფორმაციის აღქმისთვის საჭირო დროის შესამცირებლად, როდესაც ის წარმოდგენილია, აზრი აქვს მივმართოთ არა იმდენად დაბალშემსრულებელ ლოგიკის „მექანიზმს“, არამედ უფრო მძლავრ – ინტუიციურად ასოციაციურ აზროვნებას.
AT ამ საქმესკოგნიტური მიდგომა ითვალისწინებს, რომ ინფორმაცია, რომელიც წარმოდგენილია ფიგურის ფორმის, ფერის ცვლილების, მისი პროპორციების დამახინჯების სახით, აღიქმება ბევრად უფრო სწრაფად, ვიდრე იგივე ინფორმაცია ტექსტის სახით.
2.2 შემეცნებითი პროცესის მოდელირება შემდგომი ანალიზისთვის
კოგნიტური მოდელირების მიზანია დაკვირვებული სიტუაციის ფუნქციური სტრუქტურის შესახებ ჰიპოთეზების გენერირება და ტესტირება, სანამ არ მიიღება ფუნქციური სტრუქტურა, რომელსაც შეუძლია ახსნას დაკვირვებული სიტუაციის ქცევა.
კოგნიტური მოდელირების კომპიუტერული სისტემების ძირითადი მოთხოვნები არის ღიაობა ნებისმიერის მიმართ შესაძლო ცვლილებებისიტუაციის მრავალი ფაქტორი, მიზეზ-შედეგობრივი ურთიერთობები, სიტუაციის განვითარების თვისებრივი პროგნოზების მოპოვება და ახსნა (პირდაპირი პრობლემის გადაჭრა „რა მოხდება, თუ...“), სიტუაციის მართვის შესახებ რჩევებისა და რეკომენდაციების მიღება (გადაჭრა). საპირისპირო პრობლემა "რა არის საჭირო ...").
Bottleneck არსებული სისტემებისიტუაციების კოგნიტური მოდელირება არის მათი მომხმარებლის ინტერფეისის და დამუშავების ალგორითმების შეუსაბამობა. ფსიქოლოგიური მახასიათებლებიდაკვირვებული სიტუაციის ფაქტორების ურთიერთგავლენის მნიშვნელობებისა და სიძლიერის სუბიექტური გაზომვა. ეს შეუსაბამობა იწვევს შეცდომებს და ექსპერტის მცდარ წარმოდგენას იმ ფაქტორების ურთიერთგავლენის სიძლიერის განსაზღვრაში, რომლებიც შედის სიტუაციის შემეცნებით მოდელში. შემეცნებით მოდელზე დაფუძნებული სუბიექტისთვის ქცევითი სტრატეგიის შემუშავება ბოდვით ბუნებრივად იწვევს ბოდვით სტრატეგიებს.
2.3 მაღალი ხარისხის მონაცემთა ვიზუალიზაცია
მრავალი ათასწლეულის მანძილზე მეტყველება, ტექსტი და სტატიკური გამოსახულებები იყო ადამიანის ინტელექტუალური ცოდნის მთავარი მატარებლები. მაგრამ ყველა ამ მატარებელს შეუძლია მხოლოდ პროცესის დინამიკის აღწერა, მაგრამ არა მისი რეპროდუცირება. დროთა განმავლობაში ადამიანის ცოდნა ღრმავდება და გაცილებით რთულდება, ამიტომ მის გადასაცემად საჭიროა საშუალებები, რომლებსაც შეუძლიათ დინამიკის ჩვენება და არა მისი აღწერა. ერთ-ერთი პირველი ასეთი მედია არის ვიდეო გამოსახულება, მაგრამ მას არ შეუძლია აჩვენოს უმეტესი პროცესების დინამიკა. მომავალში ამ პრობლემის გადასაჭრელად კომპიუტერული მოდელირების გამოყენება დაიწყო.
მაგრამ ცოდნის უბრალოდ გადაცემა საკმარისი არ არის. აუცილებელია მისი გადმოცემა ისეთი ფორმით, რომ იგი ხელმისაწვდომი იყოს შემეცნების გაგებისთვის. ეს არის განსხვავება KM-სა და KKM-ს შორის და ცოდნის წარმოდგენის კატეგორიების არჩევის პრობლემა, ფაქტია, რომ ადამიანს ბავშვობიდან ასწავლიან კატეგორიებად აზროვნებას. რეალური სამყარო, რომელსაც შეუძლია შეხება, დანახვა და ა.შ. Მაგრამ რა უფროსი ბავშვი, რაც უფრო აბსტრაქტული კატეგორიები და მათი მანიპულირების მეთოდები უნდა ისწავლოს.
გარდა ამისა, ინფორმაციის ნაკადი მუდმივად იზრდება და იცვლება. უნივერსიტეტებში სწავლა არის დიაგრამების, გრაფიკების და აბზაცების გაუთავებელი წყობის დამახსოვრება, რომელიც ძნელად წასაკითხი და ძნელად გასაგებია. ყოველდღე ასი აბსტრაქტული ობიექტი და მათ შორის ურთიერთობა უნდა ჩაიწეროს მეხსიერებაში. და მრავალი კონცეფცია, რომელიც აღწერს პროცესის დინამიკას, ხშირად ძნელია გადმოცემა რამდენიმე სქემატურ ნახაზშიც კი.
ამრიგად, კოგნიტურ მოდელებში უნდა შეირჩეს მეცნიერული ცნებების ისეთი წარმოდგენა, რომელიც ხელს შეუწყობს აზროვნების მექანიზმების ამოქმედებას და წაახალისებს სტუდენტს, არ დაიმახსოვროს გარკვეული ცოდნა, არამედ იცოდეს იგი.
ასევე აღნიშნულია ინფორმაციის ინტელექტუალური აღქმის თავისებურებების გათვალისწინების აუცილებლობაში. მაგალითად, მოცემულია ტექნიკური ობიექტების ფიზიკური მახასიათებლების ველების ჩვენების მეთოდები და მაღალი შემეცნებითი პოტენციალის მქონე შესაბამისი სურათების ასაგებად ალგორითმები. ასე რომ, ფირფიტების ძალების განაწილება სიმულაციის გარეშე შეუძლებელია. მაგრამ პრეზენტაციის მოდელის არჩევანი დამოკიდებულია ინდივიდზე.
სურათი 2.1 - ძალების განაწილება ფირფიტაში (ორი ვარიანტი).
3 პროგრამული პროდუქტების კლასიფიკაცია შემეცნებითი კომპიუტერული მოდელირებისა და გრაფიკის იდეების გამოყენებით.
3.1 შემეცნებითი ინტერფეისის მხარდაჭერა
ადამიანი-მანქანის ურთიერთქმედების ინტერფეისების შემეცნების გაზრდა ხსნის ოპერატორის რეაქციის დროის კრიტიკულობის ზემოხსენებულ პრობლემას.
მაგალითად, თუ ინფორმაცია დისკრეტული და უწყვეტი ტიპის რამდენიმე ათასი სენსორიდან არის ნაჩვენები ოპერატორის კონსოლზე, რომელიც აკონტროლებს კომპლექსურ ტექნოლოგიას რეალურ დროში, მის საჩვენებლად გამოიყენება უამრავი ვიდეო გამოსახულება (მიმიკური დიაგრამები, ცხრილები და ა.შ.). ოპერატორმა უნდა გაიაზროს მთელი ეს ინფორმაცია და არანორმალური სიტუაციის შემთხვევაში მიიღოს გადაწყვეტილება შესაბამისი ქვესისტემების ქცევის გამოსწორების შესახებ. არაადეკვატური ან არასწორი გადაწყვეტილებების მიღებამ შეიძლება გამოიწვიოს მძიმე მატერიალური ან თუნდაც ადამიანური დანაკარგები, ხოლო რეფლექსიისთვის ხელმისაწვდომი დრო გამოითვლება წუთებში. ამიტომ, ადამიანები, რომლებიც მოქმედებენ როგორც ოპერატორები ან დისპეტჩერები ასეთ სიტუაციებში, ხშირად განიცდიან სტრესის გადატვირთვას.
კომპანია "TASMO-BIT" აქტიურად ვითარდება ამ მიმართულებით:
-KOGRA - რეალურ დროში შემეცნებითი ინტელექტუალური სისტემა ოპერატიული მართვისთვის
-DIEKS არის დინამიური საექსპერტო სისტემა ეკოლოგიურად სახიფათო ობიექტებისა და ინდუსტრიების აღჭურვილობის მდგომარეობის ოპერატიული დიაგნოსტიკისთვის.
-Porcupine - სისტემა შექმნილია მომხმარებლის ინტერფეისის შესაქმნელად და მომხმარებლის ინტერფეისის ელემენტებსა და წვდომის ელემენტებს შორის ურთიერთქმედების კონფიგურაციისთვის. გარე წყაროებიმონაცემები.
სურათი 3.1 გვიჩვენებს ინსტრუმენტებს, რომლებიც დანერგილია SPRINT-RV სისტემის მომხმარებლის ინტერფეისში ნოვოვორონეჟის ატომური ელექტროსადგურის მე-5 განყოფილებაში.
სურათი 3.1 - კოგნიტური მომხმარებლის ინტერფეისის მაგალითი.
3.2 კოგნიტური მოდელირება სიმულაციური პაკეტებში
ყველა სიმულაციური გარემო არ შეიძლება იყოს შემეცნებითი. ამისთვის აუცილებელია შემეცნებითი გრაფიკის ამოცანების შესრულება, ე.ი. ამ გარემოში მაინც აუცილებელია ლოგიკური აზროვნებისთვის დამახასიათებელი ობიექტების ან გამოსახულება-სურათების არსებობა, რომლებითაც მოქმედებს ფიგურული აზროვნება.
მაგალითად, ბიზნეს პროცესების მოდელირებისთვის, შემუშავებულია მეთოდოლოგიები და სტანდარტები, რომლებიც საშუალებას იძლევა მათი აღწერა და ვიზუალიზაცია. SADT არის ერთ-ერთი ყველაზე ცნობილი და ფართოდ გამოყენებული სიმულაციური სისტემა. SADT არის სტრუქტურული ანალიზისა და დიზაინის ტექნიკის აბრევიატურა (ტექნოლოგია სტრუქტურული ანალიზიდა დიზაინი) არის გრაფიკული სიმბოლოები და პროცესების აღწერის მეთოდი. SADT შეიძლება გამოყენებულ იქნას ყველა ეტაპზე ცხოვრების ციკლისისტემები. SADT-ის სარგებლიანობის აღიარებამ გამოიწვია მისი ფუნქციური მოდელირების ნაწილის სტანდარტიზაცია და გამოქვეყნება, როგორც IDEFO ფუნქციური მოდელირების მეთოდოლოგია და სტანდარტი.
ეს და სხვა სტანდარტები გამოიყენება პაკეტებში, როგორიცაა BPwin Logik Works, ProCap 6.0, ProSim 7.0, SmartER 5.0 Knowledge Based Systems Inc. და ა.შ.
ამჟამად ხელმისაწვდომი პროგრამული პაკეტების უმეტესობაში საგნის არეალის ვიზუალიზაცია ხორციელდება კლასიკური შემეცნებითი რუქების გამოყენებით. პირველი ასეთი მოდელები გამოიგონეს 80-იანი წლების დასაწყისში. ისინი დაფუძნებულია უმეტესობაზე თანამედროვე სისტემებიდინამიური მოდელირება ფინანსებში, პოლიტიკასა და ბიზნესში.
ყველაზე პოპულარულ თანამედროვე განვითარებას შორისაა Hyper Logic, IntelligenceWare, InfraLogic, Aptronix, Oracle და მრავალი სხვა. HyperLogic-ის CubiCalc პაკეტი არის ერთ-ერთი ყველაზე ძლიერი საექსპერტო სისტემა, რომელიც დაფუძნებულია ბუნდოვან ლოგიკაზე.
პოსტსაბჭოთა სივრცეში iThink და Simulink პაკეტები ყველაზე პოპულარულია. თუმცა ეს პაკეტები საკმაოდ რთული გამოსაყენებელია, თუმცა დოკუმენტაციის მიხედვით ისინი ორიენტირებულია „ჩვეულებრივ მენეჯერებზე“.
განვითარების ბოლო წლები და მსგავსი სისტემების რეალურად მზა პაკეტები გამოჩნდა შიდა ბაზარზე. Მათ შორის:
- IPU RAS-ში შექმნილი პროგრამული სისტემები "Situation", "Compass", "KIT".
- კოგნიტური მოდელირების სისტემა "CANVA", კულინიჩ ა.ა.
- სისტემის შემეცნებითი მოდელირება KTR EVS Kutakov S.V.
და ა.შ.
ცალკე, ამ მიმართულებით, ა.ე. იანკოვსკაია. გადაწყვეტილების მიღების ვიზუალიზაცია და დასაბუთება ეფუძნება კოგნიტური გრაფიკის ელემენტებს, რომლებიც ეფუძნება გრაფიკული ვიზუალიზაციის 4 მეთოდს: ჰისტოგრამას. სპეციალური ტიპი, ტოლგვერდა სამკუთხედი, ტორტი სქემასეგმენტით და მართკუთხედით, კარნოს რუკა. 3.3 მაღალი ხარისხის მონაცემთა ვიზუალიზაციის განვითარების პაკეტები ხშირად, ტექნიკური ობიექტის შესახებ ცოდნა, რომელიც მიღებულია მრავალგანზომილებიანი მათემატიკური მოდელების კვლევის პროცესში და წარმოდგენილია ჩვეულებრივი სიმბოლურ-რიცხობრივი ფორმით, მიუწვდომელია ადამიანის ანალიზისთვის არასაკმარისი გამო. მაღალი დონეინფორმაციის აბსტრაქტულობა.
ამ პრობლემის გადაჭრის ყველაზე ზოგადი მიდგომა დანერგილია DeductorStudio პაკეტში, რომელიც საშუალებას გაძლევთ აჩვენოთ ერთი და იგივე მონაცემები სხვადასხვა გზით. განსაკუთრებული ყურადღებაიმსახურებს გუნდური მუშაობარამდენიმე რუსული უნივერსიტეტი: საბუნებისმეტყველო და სამეცნიერო-ტექნიკური ეფექტების ვირტუალური ფონდი "ეფექტური ფიზიკა". პროექტი წარმოადგენს საგანმანათლებლო, მეთოდოლოგიურ და საცნობარო ინსტრუმენტს, რომელიც ხორციელდება თანამედროვე ინტერნეტ ტექნოლოგიების ბაზაზე და ორიენტირებულია სხვადასხვა დონეზეგანათლება (საშუალო ზოგადი; დაწყებითი, საშუალო, უმაღლესი და დიპლომისშემდგომი პროფესიული). ფონდის თითოეულ ეფექტს, გარდა ფორმალიზებული და ჩვეულებრივი აღწერილობისა, აქვს ანიმაცია, რომელიც ასახავს ეფექტის არსს. DonNTU-ს ტექნოპარკის განვითარებაში, ანიმაციური ფენომენების კლასი არ შემოიფარგლება ფიზიკით. უკვე რამდენიმე წელია არსებობს ოსტატების პორტალი, რომელშიც თითოეული სამეცნიერო ნაშრომი შეიცავს განმარტებით ანიმაციას. კოგნიტური სწავლის გაუმჯობესების კიდევ ერთი ინსტრუმენტი არის ვიზუალური პროგრამირება, პროგრამირება, რომელიც იყენებს ერთზე მეტ განზომილებას სემანტიკის გადმოსაცემად. ვიზუალური პროგრამირების შესანიშნავი თვისებაა ის, რომ ის ხელს უწყობს ინტელექტის ალგორითმული შესაძლებლობების განვითარებას კომპიუტერის ან ოპერაციული სისტემის შიდა არქიტექტურის მახასიათებლებისა და დახვეწილობის შესწავლის გარეშე. ვიზუალური პროგრამირება ხელს უწყობს კოორდინაციის ბარიერის და გაგების ბარიერის გადალახვას. იმათ. ნებისმიერ სტუდენტს პროგრამის დასაწერად არ სჭირდება ოპერატორების, ცვლადების და ა.შ. სინტაქსის თავისებურებების შესწავლა.
განვითარების ასეთ გარემოში შედის VUFC (Visual Unix Filter Components), SIVIL არის პროგრამირების ენა და სურათებში ქვეპროგრამების ბიბლიოთეკა, LegoRobolab და მრავალი სხვა.
ამ სფეროში გამორჩეული მიღწევები ეკუთვნის ზენკინ ა.ა. ის იკვლევს შემეცნებითი კომპიუტერული გრაფიკის ცოდნის გამომუშავების შესაძლებლობებს. მის მიერ შემუშავებული სისტემები საშუალებას იძლევა იმუშაოს აბსტრაქტული მათემატიკური ობიექტების სურათებთან (პითოგრამებთან), რომლებიც ააქტიურებენ ადამიანის ტვინის მარჯვენა ნახევარსფეროს მუშაობას, რომელიც პასუხისმგებელია ვიზუალური აზროვნებადა შემოქმედებითი ინტუიცია. ეს საშუალებას გაძლევთ აღმოაჩინოთ ახალი სამეცნიერო ფაქტებიიდეები, ჰიპოთეზები. ამრიგად, მან მიიღო არატრივიალური შედეგები რიცხვების თეორიაში, ლოგიკასა და სიმრავლეების თეორიაში.
სურათი 3.3 - მაგალითი პარაბოლური სისტემით DSCH - დიალოგის სისტემა რიცხვების დანამატის თეორიაში ამოცანების შესასწავლად.
Ერთ - ერთი ყველაზე ეფექტური მეთოდებიინფორმაციის მრავალგანზომილებიანი ვექტორების ჩვენება არის პიქტოგრამები - სქემატური გამოსახულებები. ჩერნოვის სახეები ასეთი ჩვენების ტიპიური მაგალითია.
ჩერნოვის სახეები არის სახეების სქემატური გამოსახულება, რომელთა გარკვეული მახასიათებლები შეესაბამება შედარებითი ღირებულებებიმოცემული მახასიათებლები. ამრიგად, მონაცემთა სხვადასხვა ნაკრები შეესაბამება სხვადასხვა გამონათქვამებიჩერნოვის სახეები, რაც საშუალებას გაძლევთ მიიღოთ ზოგადი იდეასისტემის მდგომარეობისა და მისი ინდივიდუალური მახასიათებლების ნორმიდან გადახრის ხარისხის შესახებ. მაგალითად, ძალიან დიდი თვალები შეიძლება მიუთითებდეს შესაბამისი მახასიათებლის ნორმიდან გადახრაზე დანარჩენის ნორმის ფონზე. ზოგჯერ გრაფიკული წარმოდგენის ეს გზა ავლენს მონაცემებს შორის ურთიერთობის ფარულ შაბლონებს, რომელთა გამოვლენა სხვა მეთოდებით შეუძლებელია.
4 დასკვნა
ამ სამუშაოს მსვლელობისას შეისწავლეს შემეცნებითი კომპიუტერული გრაფიკისა და მოდელირების მიზნები და ამოცანები. განიხილება მათი კლასიფიკაცია.
შესწავლილია პაკეტები და ინსტრუმენტები, რომლებიც ახორციელებენ შემეცნებითი მეცნიერებების იდეებს.
დადგენილია, რომ კოგნიტური მოდელირება და გრაფიკა ამჟამად არის კომპიუტერული მეცნიერების პერსპექტიული, სწრაფად განვითარებადი სფეროები, რომლებიც მოიცავს გამოყენებითი პრობლემების საკმაოდ ფართო კლასს.
კოგნიტური კომპიუტერული მოდელირების ყველაზე პერსპექტიული მიმართულება დღეს ჩვენს ბაზარზე არის სიტუაციური ცენტრების და საექსპერტო სისტემების შექმნა, რაც შესაძლებელს გახდის გადაწყვეტილების მიღებას რთულად ფორმალიზებად ამოცანებში და აქვს საშუალო მომხმარებლისთვის ხელმისაწვდომი ინტერფეისი. ვინაიდან ასეთი სისტემები სულ უფრო მოთხოვნადია ბიზნეს გარემოში.
ასეთი სისტემების არსებული დასავლური ვერსიები საკმაოდ ძვირია, დანერგილია ძვირადღირებულ აღჭურვილობაზე და ძნელი გასაგებია საშუალო მომხმარებლისთვის.
ერთის მხრივ, ეს ხსნის კიდევ ერთ შეუვსებელ ნიშას შრომის ბაზარი, ვინაიდან ასეთი სისტემების ტექნიკური მომსახურებისა და კონფიგურაციის სფეროში სპეციალისტების დეფიციტია. და მეორეს მხრივ, ეს შესაძლებელს ხდის ადგილობრივ დეველოპერებს კონკურენცია გაუწიონ დაბალი ღირებულების გამო.
ქვემოთ მოცემულია აპლეტი, რომელიც ახდენს ჩერნოვის სახეების სიმულაციას პაციენტის სხვადასხვა მდგომარეობისთვის. თვალების ზომა შეესაბამება პაციენტის ტემპერატურას, ღიმილის გამრუდება - ზედა წნევა (სევდიანი ღიმილი - მაღალი წნევა) და ყელის ტკივილის არსებობა/არარსებობა შეესაბამება პიქტოგრამაში ყურების არსებობას/არარსებობას.
აპლეტი გამოჩნდება ქვემოთ Java-ზე ჩართული ბრაუზერში.
ლიტერატურა
ვებგვერდი: IPU RAS, სექტორი-51 „სიტუაციების შემეცნებითი ანალიზი და მოდელირება“: http://www.ipu.ru/labs/lab51/projects.htm.
კულინიჩი ა.ა. კონცეპტუალური მოდელირების სუბიექტზე ორიენტირებული სისტემა „კანვა“. 1-ლი საერთაშორისო კონფერენციის ,,სიტუაციების განვითარების შემეცნებითი ანალიზი და მართვა“ მასალები. მოსკოვი, ოქტომბერი, 2001 წ
ანოპრიენკო ა.ია. გამოთვლებიდან გაგებამდე: შემეცნებითი კომპიუტერული მოდელირება და მისი პრაქტიკული გამოყენების გამოცდილება ფაისტოსის დისკის პრობლემის გადაჭრის მაგალითზე // სამეცნიერო შრომებიდონეცკის სახელმწიფო ტექნიკური უნივერსიტეტი. ნომერი 6. სერია "კომპიუტერული მეცნიერება, კიბერნეტიკა და კომპიუტერული ტექნიკა" (IKVT-99). - დონეცკი: DonGTU. - 1999. - S. 36-47
Anoprienko A.Ya. შემეცნებითი მეგარუკები: კულტურის ფორმირების მოდელების და სამყაროს სურათების რეკონსტრუქციის გამოცდილება // DonNTU-ს სამეცნიერო ნაშრომები. გამოცემა 39 - დონეცკი: DonGTU. - 2002 - S. 206-221
Shemakin Yu. I. გამოთვლითი ლინგვისტიკის დასაწყისი: პროკ. შემწეობა. მოსკოვი: გამომცემლობა MGOU, A/O "Rosvuznauka", 1992 წ.
გელოვანი V.A., Bashlykov A.A., Britkov V.B., Vyazilov E.D. გადაწყვეტილების მხარდაჭერის ინტელექტუალური სისტემები საგანგებო სიტუაციებში, ბუნებრივი გარემოს მდგომარეობის შესახებ ინფორმაციის გამოყენებით: სარედაქციო URSS. – 2001 წ.
სოლოვოვი A.V. კომპიუტერული სისტემების დიზაინი სასწავლო მიზნებისთვის: სახელმძღვანელო. სამარა: SGAU, 1995. 138წ.
Zenkin A.A., .ZenkinA.A., შემეცნებითი რეალობა: კრეატიული გადაწყვეტილებების გენერაცია მეცნიერებაში, განათლებაში, მენეჯმენტში. // საერთაშორისო კონფერენციის „მომხმარებლის ინტერფეისი თანამედროვე კომპიუტერულ სისტემებში“ მასალები. - ორელი, რუსეთი, 1999 წ
ჩერნოფ ჰ.: „სახეების გამოყენება წერტილების K-განზომილებიანი სივრცეში გრაფიკულად წარმოსადგენად“, J. ASA, 1973, No68.
რეფერატის წერისას (2006 წლის ივნისი) სამაგისტრო ნამუშევარი ჯერ არ დასრულებულა. საბოლოო დასრულება- 2007 წლის იანვარი ნაწარმოების სრული ტექსტი და ყველა მასალა თემაზე, შეგიძლიათ მიიღოთ ავტორისგან ან მისი ხელმძღვანელისგან მითითებული თარიღის შემდეგ.
