UDC 002.53; 004.89; 621.3.068 მუხლის წარდგენის თარიღი: 14.03.2014წ

კოგნიტური ტექნოლოგიები მრავალგანზომილებიანი მონაცემების ვიზუალიზაციისთვის ინტელექტუალური გადაწყვეტილების მხარდაჭერისთვის

ვ.ვ. წაპლინი, დოქტორი, ასოცირებული პროფესორი, მთავარი მკვლევარი(კვლევითი ინსტიტუტი "Tsentrprogramsistem", გამზ. 50 let Oktyabrya, 3a, Tver, 170024, Russia, [ელფოსტა დაცულია]); ვ.ლ. გოროხოვი, ტექნიკურ მეცნიერებათა დოქტორი, პროფესორი (სანქტ-პეტერბურგის არქიტექტურისა და სამოქალაქო ინჟინერიის სახელმწიფო უნივერსიტეტი, კრასნოარმეისკაიას ქ. 2, 4, სანქტ-პეტერბურგი, 190005, რუსეთი, ქ. [ელფოსტა დაცულია]); ვ.ვ. ვიტკოვსკი, ფიზიკა-მათემატიკის მეცნიერებათა კანდიდატი, პროფესორი (რუსეთის მეცნიერებათა აკადემიის სპეციალური ასტროფიზიკური ობსერვატორია, ნიჟნი არხიზი, 1, ყარაჩაი-ჩერქეზეთი, 369167, რუსეთი, [ელფოსტა დაცულია])

სტატიაში მოცემულია კოგნიტური კომპიუტერული გრაფიკის პრინციპები და მოცემულია მისი პრაქტიკული გამოყენების მაგალითები გადაწყვეტილების მხარდაჭერის სისტემების (DSS) განვითარებისათვის. შემეცნებითი კომპიუტერული გრაფიკის ფენომენი მოიცავს ეკრანზე გამოსახულების გენერირებას, რომელიც ქმნის სანახაობრივ სურათებს ადამიანის ოპერატორის გონებაში. ამ სურათებს აქვს ესთეტიკური მიმზიდველობა და ასტიმულირებს ადამიანის ინტუიციას. ეკრანზე გამოსახულება მის გონებაში ქმნის მოძრავ სამგანზომილებიან გამოსახულებას, რომელიც წარმოიქმნება მრავალგანზომილებიანი მონაცემების მთელი ნაკრებით და ვიზუალურად აჩვენებს შესწავლილი საგნის არეალს. ამ სურათების აღქმისას ადამიანი

ოპერატორს შეუძლია ინდივიდის იდენტიფიცირება გეომეტრიული თვისებებიდაკვირვებულ სურათს და დააკავშირებს მათ დამუშავებული მრავალგანზომილებიანი მონაცემების საგნობრივ შინაარსს. ძალიან მნიშვნელოვანია შემოთავაზებული შემეცნებითი ტექნოლოგიის შერწყმა თანამედროვე შესაძლებლობებიინტელექტუალური პროგრამირების ინტერფეისები და მრავალგანზომილებიანი პროგრამები სტატისტიკური ანალიზიმონაცემები. შემოთავაზებულია ფუნდამენტურად ახალი ალგორითმული მიდგომები კოგნიტური ვიზუალიზაციისადმი, რომელიც დაფუძნებულია ჰიპერბოლურ გეომეტრიასა და ალგებრულ ჯიშებზე. AT გარკვეული გაგებითჩვენ შეგვიძლია ვისაუბროთ ახალი ტიპის DSS - კოგნიტური გადაწყვეტილების მხარდაჭერის სისტემების გაჩენაზე.

საკვანძო სიტყვები: კოგნიტური გამოსახულება მრავალგანზომილებიან სივრცეში, მრავალგანზომილებიანი სტატისტიკური მონაცემების კოგნიტური ვიზუალიზაცია, სიტუაციის კოგნიტური ვიზუალიზაციის ალგორითმები, გადაწყვეტილების მხარდაჭერის სისტემები, საგანგებო სიტუაციები.

მიღებულია 14.03.2014

მრავალგანზომილებიანი მონაცემთა ვიზუალიზაცია შემეცნებითი ტექნოლოგიები გადაწყვეტილების მიღების ინტელექტუალური მხარდაჭერისთვის Tsaplin V. V., Ph.D. (სამხედრო მეცნიერებები), ასოცირებული პროფესორი, მთავარი მკვლევარი (კვლევითი ინსტიტუტი "Centerprogramsistem", 50 let Oktyabrya Ave. 3a, Tver, 170024, რუსეთის ფედერაცია, [ელფოსტა დაცულია]);

გოროხოვი ვ.ლ., დოქტორი. (ინჟინერია), პროფესორი (სანქტ-პეტერბურგის არქიტექტურისა და სამოქალაქო ინჟინერიის სახელმწიფო უნივერსიტეტი, მე-2 კრასნოარმეისკაიას ქ. 4, სანქტ-პეტერბურგი, 190005, რუსეთის ფედერაცია, ქ. [ელფოსტა დაცულია]);

ვიტკოვსკი ვ.ვ., Ph.D. (ფიზიკა და მათემატიკა) (რუსეთის მეცნიერებათა აკადემიის სპეციალური ასტროფიზიკური ობსერვატორია, ნიჟნი არხიზი 1, Karachaevo-Cherkesiya, 369167, რუსეთის ფედერაცია, [ელფოსტა დაცულია])

აბსტრაქტული. სტატიაში აღწერილია შემეცნებითი მანქანების გრაფიკის პრინციპები და მაგალითები გადაწყვეტილების მხარდაჭერის სისტემების (DSS) განვითარებისთვის. შემეცნებითი მანქანების გრაფიკის ფენომენი აჩვენებს გრაფიკულ გამოსახულებებს, რომლებიც ქმნიან სანახაობრივ სურათებს ადამიანის ოპერატორის ტვინში. ეს სურათები ასტიმულირებს მის აღწერილ შთაბეჭდილებებს, მჭიდრო კავშირშია აზროვნების ინტუიციურ მექანიზმებთან. შემეცნებითი ეფექტი არის ის, რომ ადამიანი აღიქვამს მოძრავ პროექციას, როგორც სამგანზომილებიან სურათს, რომელსაც ახასიათებს მრავალგანზომილებიანი მონაცემთა თვისებები მრავალგანზომილებიან სივრცეში. მრავალგანზომილებიანი მონაცემების ვიზუალური ასპექტების შესწავლის შემდეგ, ჩნდება შესაძლებლობა მომხმარებლისთვის დახატოს საინტერესო ცალკეული ობიექტები ან ობიექტების ჯგუფები სტანდარტული მანქანური ნახაზით. შემდეგ მომხმარებელს შეუძლია დაბრუნდეს გამოსახულების ბრუნვის პროცედურაზე, რათა შეამოწმოს ინტუიციური მომხმარებლის იდეები კლასტერების შესახებ და მრავალგანზომილებიან მონაცემებში ურთიერთობის შესახებ. შესაძლებელია შემეცნებითი მანქანური ნახაზის მეთოდების შემუშავება სხვა საინფორმაციო ტექნოლოგიებთან ერთად. ეს არის ციფრული სპეციალური პაკეტები. შეიძლება ითქვას, რომ ახალი ტიპის DSS - Cognitive Decision Support Systems (CDSS) ჩნდება.

საკვანძო სიტყვები: კოგნიტური გამოსახულება მრავალგანზომილებიან სივრცეში, მრავალგანზომილებიანი სტატისტიკური მონაცემების კოგნიტური ვიზუალიზაცია, გარემოს კოგნიტური ვიზუალიზაციის ალგორითმები, გადაწყვეტილების მხარდაჭერის სისტემები, საგანგებო სიტუაციები.

ამჟამად აქტუალური ხდება შესწავლილი ობიექტების მთელი კომპლექსის დინამიურად ცვალებადი პარამეტრების დიდი მოცულობის ოპერატიული ანალიზის პრობლემა. ასეთი პრობლემა ჩნდება, მაგალითად, სამხედრო სფეროში სამხედრო ოპერაციების ტაქტიკურ ანალიზში, ადამიანის მიერ გამოწვეული კატასტროფების, სტრატეგიული დაგეგმვისა და იარაღის სისტემების გამოყენების მოდელირებისას, ახალი თაობის დისპეტჩერიზაციის სისტემების შექმნისას, რომელიც ასახავს სიტუაციას. კონტროლირებად საჰაერო სივრცეში ან სხვა საოპერაციო სივრცეში. ეს პრობლემები ინტენსიურად წყდება როგორც სტრატეგიული, ისე ტაქტიკური საბრძოლო ხელოვნების ფარგლებში (თანამედროვე მათემატიკის მთელი არსენალის გამოყენებით: ოპერაციების კვლევის თეორია, ოპტიმალური კონტროლისა და ოპტიმიზაციის თეორია) და თანამედროვე იარაღის ავტომატური სისტემების შექმნა.

ამ და სხვა მსგავსი პრობლემების გადაჭრისას, თქვენ უნდა შეხვდეთ უამრავ მნიშვნელოვან სირთულეს, რომელიც დაკავშირებულია ოპერატორის ინტუიციის უზარმაზარ როლთან, რომელიც ემყარება ადამიანის თანდაყოლილ უნარს უშუალოდ აღიქვას საბრძოლო ვითარება ან საგანგებო მდგომარეობა (ES). საომარი მოქმედებების და ადამიანის მიერ გამოწვეული კატასტროფების თანამედროვე პირობები ოპერატორს მარტო ტოვებს ტერმინალებთან, სადაც ამავე დროს

დაფიქსირებულია ათასობით პარამეტრი, რომელთა სწრაფად აღქმა და გონებაში შემოქმედებითად დამუშავება არ ძალუძს. მთავარი სირთულე ის არის, რომ ადამიანი მხოლოდ კომპლექსური ავტომატიზირებული კონტროლისა და მართვის სისტემის ელემენტია, რომელიც არ არის ადაპტირებული მის შემოქმედებით შესაძლებლობებზე. ოპერატორის ასეთ სისტემაში ინტეგრირების მეთოდებმა, ადრე შემუშავებულმა ერგონომიკის ფარგლებში, ნაწილობრივ შესაძლებელი გახადა მისი ადაპტირება ეგრეთ წოდებულ ერგოტექნიკურ სისტემებთან, მაგრამ შემოქმედებითი და პროფესიული ინტუიციის უზარმაზარი პოტენციალი სრულად არ იყო გამოყენებული.

თუმცა, შემეცნებითი მეცნიერებების, შემეცნებითი ფსიქოლოგიის, ეპისტემოლოგიისა და საინფორმაციო ტექნოლოგიების სფეროში პროგრესის წყალობით, ფუნდამენტურად ახალი შესაძლებლობები გაჩნდა ზემოაღნიშნული პრობლემების რადიკალური გადაწყვეტისთვის. ეს პროგრესი განსაკუთრებით გამოიხატა შემეცნებითი კომპიუტერული გრაფიკის ახალი ტექნოლოგიებისა და მეთოდების შექმნაში.

მუშაობის პრინციპები. ავტორების მიერ შემოთავაზებული მიდგომა შესაძლებელს ხდის მრავალგანზომილებიანი კონფიგურაციის (ფაზა) სივრცეში ოპერატორი-მკვლევარის მიერ თვითნებურად განსაზღვრულ სიბრტყეზე წარმოდგენილი მრავალგანზომილებიანი მონაცემების პროექტირებას Grassmann მანიფოლტების სახით.

ბრინჯი. 1. მსხვერპლთა სტრატიფიკაცია სურ. 2. რეგიონების საგანგებო სიტუაციებით უზრუნველყოფის შემთხვევაში წყაროების სტრატიფიკაცია დროისა და რეგიონების მიხედვით

სამაშველო ტექნიკური საშუალებები

ნახ. 2. საფრთხის წყაროები 1. რეგიონების სტრატიფიკაციის სტრატიფიკაცია თარიღით

ტექნიკური უზრუნველყოფის საშუალებებისა და რეგიონის შესახებ

ბრინჯი. 3. მდგომარეობისა და ხელმისაწვდომობის სტრატიფიკაცია ტექნიკური საშუალებებიგადარჩენა რეგიონის მიხედვით

ნახ. 3. რეგიონების სტრატიფიკაცია სამაშველო საშუალებებისა და ტექნიკური მდგომარეობის შესახებ

stve. ამავე დროს, შერჩევა საუკეთესო პოზიციაპროექციის სიბრტყეს ახორციელებს თავად მომხმარებელი, ეყრდნობა მის ინტუიციას და მის თვალწინ შემეცნებით სურათს. მრავალგანზომილებიან სივრცეში პროექციის სიბრტყის ორიენტაციაზე აქტიური ზემოქმედების უნარის მქონე მკვლევარი თავისუფალია წინასწარი მოსაზრებებისაგან მონაცემების სტატისტიკური (გეომეტრიული) სტრუქტურის შესახებ, რომელსაც ობიექტები წარმოადგენენ. ადამიანი პირდაპირ ხედავს ეკრანზე კასეტური ან მრავალგანზომილებიანი ზედაპირების პროგნოზებს, რომლებშიც ყალიბდება მისი მონაცემები. ეს სანახაობრივი სურათი ასტიმულირებს მის ინტუიციურ გაგებას შესწავლილი ობიექტების შესახებ.

ქვემოთ მოცემულია ავტორების მიერ შემუშავებული სიტუაციის შემეცნებითი ვიზუალიზაციის საშუალებების გამოყენების მოკლე მაგალითი, რომელსაც შეუძლია გადაჭრას ოპერატორის ინტუიციის და ემპირიული გამოცდილების აქტიური და კონტროლირებადი სტიმულირების პრობლემა დღევანდელ რთულ და სწრაფად ადეკვატური გადაწყვეტილებების მისაღებად. ცვალებადი გარემო. გარდა ამისა, შემოთავაზებულია და განვითარებულია ფუნდამენტურად ახალი ალგორითმული მიდგომები, რომლებიც დაფუძნებულია ჰიპერბოლურ გეომეტრიასა და ალგებრულ ჯიშებზე.

კოგნიტური ვიზუალიზაციის მაგალითია ტექნოსფერული რისკების კოგნიტური ანალიზი, შესრულებული

რუსეთის საგანგებო სიტუაციების სამინისტროსთან თანამშრომლობის ფარგლებში. კვლევა ჩატარდა სამოქალაქო თავდაცვისა და სრულიად რუსული კვლევითი ინსტიტუტის თანამშრომლების მონაწილეობითა და ექსპერტიზით. გადაუდებელი შემთხვევებირუსეთის EMERCOM" (მეცნიერების ფედერალური ცენტრი და მაღალი ტექნოლოგია)). ანალიზისთვის საწყის მონაცემად გამოყენებული იქნა ინფორმაცია 2012 წლის I კვარტალში (703 გადაუდებელი შემთხვევა) დაფიქსირებული საგანგებო სიტუაციების შესახებ. ასობით დაწესებულებაში მომხდარი საგანგებო სიტუაციები გაანალიზდა შემდეგი შერჩეული პარამეტრების მიხედვით: თვე, მდგომარეობა, მასშტაბი, რეგიონი, მსხვერპლის რაოდენობა, დაღუპულთა რაოდენობა, პერსონალი, აღჭურვილობა, საგანგებო სიტუაციების წყარო.

შესაძლო ვარიანტებიშემეცნებითი გამოსახულებები სტატიკურ მდგომარეობაში ამ საგანგებო სიტუაციების ანალიზისთვის (მრავალგანზომილებიანი ღრუბლის პროექცია წყვილი პარამეტრის ღერძებით განსაზღვრულ სიბრტყეზე) ნაჩვენებია სურათებში 1-3.

შეიძლება დავასკვნათ, რომ მრავალგანზომილებიანი სტატისტიკური მონაცემების ვიზუალიზაციის გამოყენებამ შემეცნებითი გამოსახულების გენერირების გამოყენებით, როგორც დამატებითი ინსტრუმენტი საგანგებო სიტუაციების ანალიზსა და პროგნოზში, შესაძლებელი გახადა ყურადღების მიქცევა მათ სპეციალურ კლასებზე, რომელთა აღმოჩენა შეუძლებელია გამოყენების გარეშე. შემეცნებითი სურათების ინტუიციური აღქმა.

ბრინჯი. 4. კოგნიტური გამოსახულებები ჰიპერბოლურ ვიზუალიზატორში 4. კოგნიტური გამოსახულებები ჰიპერბოლურ ვიზუალიზატორში

კოგნიტური ვიზუალიზაციის ახალი ალგორითმები. შესთავაზა შემდგომი განვითარებაკოგნიტური ვიზუალიზაციის ალგორითმები ეფუძნება k-განზომილებიანი პროექციული სივრცის ინტერპრეტაციას Pk ^-განზომილებიან ჰიპერბოლურ სივრცეში ^-ში, რასაც მოჰყვება ამ უკანასკნელის ტრანსფორმაცია კოგნიტურ სამგანზომილებიან გამოსახულებად. მრავალგანზომილებიანი მონაცემების ჰიპერბოლური გეომეტრიის ეს ფორმირება ხდება Plücker-ის კოორდინატების გამოყენებით. ასეთ ალგორითმებს შეუძლიათ კოგნიტურად წარმოაჩინონ ობიექტების ტერაბაიტიანი კოლექციებიც კი. ამ ტიპის შემეცნებითი გამოსახულება ნაჩვენებია სურათზე 4.

ჰიპერბოლური ვიზუალიზაციის ალგორითმი მხარს უჭერს იერარქიებთან ურთიერთქმედების ეფექტურ რეჟიმს უფრო დიდი ზომავიდრე ჩვეულებრივი იერარქიის რენდერერები. მაშინ როცა 600x600 პიქსელიანი ფანჯარაში ჩვეულებრივ 2D რენდერერს შეუძლია აჩვენოს 100 კვანძი, ჰიპერბოლურ ბრაუზერს შეუძლია აჩვენოს 1000 კვანძი, რომელთაგან დაახლოებით 50 ფოკუსირებულია და ადვილად იკითხება.

ეს განსაკუთრებით მნიშვნელოვანია სტატისტიკური ურთიერთობების გაანალიზებისას, ფაქტორული ანალიზი, სამიზნეების ამოცნობა და ამოცნობა. დინამიური ვიზუალიზაციის პროცედურა არ ეყრდნობა არასრულ და შესაძლოა ცრუ აპრიორი ინფორმაციას ობიექტების ბუნების შესახებ და, შესაბამისად, პროგნოზებში კონკრეტული მოდელის დამახინჯებული გავლენის დანერგვის გარეშე, შესაძლებელს ხდის ვიზუალური სურათების გამოყენებას ღრმა საბრძოლო მოქმედებებისა და იარაღის საგნობრივი არეალის აპრიორი გაურკვევლობა. ავტორებმა შეიმუშავეს Java-ს მულტიპლატფორმული ვერსიები პროგრამული სისტემები SpaceWalker და , რომელსაც შეუძლია დანერგოს ტექნოლოგიები ოპერაციული გარემოს შემეცნებითი ვიზუალიზაციისთვის ზოგადი დისპეტჩერიზაციის სერვისებისთვის.

არსებობს ობიექტების მდგომარეობის უმცირესი ცვლილებების შემეცნებითი კონტროლის კიდევ ერთი შესაძლებლობა. კვლევებმა აჩვენა, რომ ობიექტების პარამეტრებში მცირე ცვლილებებიც კი მნიშვნელოვნად ცვლის მათ კოგნიტურ გამოსახულებებს, რაც ოპერატორს საშუალებას აძლევს მყისიერად შეამჩნიოს ობიექტების მახასიათებლების ცვლილება. ხაზგასმით უნდა აღინიშნოს, რომ კოგნიტური გამოსახულების შექმნისას ჰიპერბოლური გეომეტრიის გამოყენება შესაძლებელს ხდის ტერაბაიტის მრავალგანზომილებიანი მასივების შინაარსის ვიზუალურად წარმოჩენას. გარდა ამისა, კოგნიტური გრაფიკის ამ აპლიკაციების გამოყენება კიდევ უფრო ეფექტური იქნება ქსელურ ტექნოლოგიებში დანერგვისას. შთამბეჭდავი ეფექტის მიღება შესაძლებელია ონლაინ სივრცის მონიტორინგის სისტემებში ოპერატიული ანალიზის მეთოდის დანერგვით.

მრავალგანზომილებიანი მონაცემების დიდი მოცულობის ოპერაციული ანალიზი - ოპერაციების დაგეგმვადან ტექნიკური სისტემების მონიტორინგსა და მოდელირებამდე.

ლიტერატურა

1. Garret R., London J. ოპერაციების საფუძვლები ზღვაზე; [თითო. ინგლისურიდან]. მ.: ვოენი. მოსკოვის გამომცემლობა, 1974. 268 გვ.

2. კოგნიტური მიდგომა; [რეზ. რედ. ვ.ა. ლექტორი]. M.: "KANON +" ROOI "რეაბილიტაცია", 2008. 464 გვ.

3. პროკოპჩინა S.V., Shestopalov M.Yu., Utkin L.V., Kupriyanov M.S., Lazarev V.L., Imaev D.Kh., Gorokhov V.L., Zhuk Yu.A., Spesivtsev A.V. მართვა გაურკვევლობის პირობებში: მონოგრაფია. პეტერბურგი: პეტერბურგის ელექტროტექნიკური უნივერსიტეტის გამომცემლობა „LETI“, 2014. 303 გვ.

4. ზენკინი ა.ა. შემეცნებითი კომპიუტერული გრაფიკა. მ.: ნაუკა, 1991 წ.

5. კუკი დ., სვეინ დ.ე. ინტერაქტიული და დინამიური გრაფიკა მონაცემთა ანალიზისთვის. Spriger, 2009. 345 გვ.

6. გოროხოვი ვ.ლ., მურავიოვი ი.პ. შემეცნებითი მანქანების გრაფიკა. მრავალგანზომილებიანი მონაცემების დინამიური პროექციისა და მტკიცე სეგმენტაციის მეთოდები: მონოგრაფია; [რედ. ა.ი. მიხაილუშკინი]. პეტერბურგი: SPbGIEU, 2007. 170 გვ.

7. Lo A. დიდი მონაცემები, სისტემური რისკი და კონფიდენციალურობის შენარჩუნების რისკის გაზომვა / Big Data & Privacy - Work Shop შემაჯამებელი ანგარიში 19 ივნისი, 2013 მასაჩუსეტსის ტექნოლოგიური ინსტიტუტი, 2013 წ. 45 გვ.

8. როზენფელდი ბ.ა. მრავალგანზომილებიანი სივრცეები. მ.: ნაუკა, 1966. 647 გვ.

9. Klein F. უმაღლესი გეომეტრია. M.: URSS, 2004. 400 გვ.

1. Garret R.A., London J.Ph. საზღვაო ოპერაციების ანალიზის საფუძვლები. შეერთებული შტატების საზღვაო ინსტიტუტის გამომცემლობა, 1970, 254 გვ. (რუს. რედ.: Osnovy analiz operatsiy na more. Moscow, Voennoe izdatelstvo, 1974, 268 გვ.).

2. Lektorskiy V.A. (რედ.) Kognitivnyiy podkhod. მოსკოვი, KANON+ ROOI Reabilitatsiya Publ., 2008, 464 გვ.

3. პროკოპჩინა S.V., Shestopalov M.Yu., Utkin L.V., Kupriyanov M.S., Lazarev V.L., Imaev D.H., Gorokhov V.L., Zhuk Yu.A., Spesivtsev A.V. Upravlenie v usloviyakh neopredelyonnosti. მონოგრაფია, წმ. პეტერბურგი, პეტერბურგი პეტერბურგის ელექტროტექნიკური უნივერსიტეტი. გამოცემა "ლეთი", 2014, 303 გვ.

4. ზენკინი ა.ა. Kognitivnaya kompyuternaya grafika. მოსკოვი, ნაუკა, 1991, 192 გვ.

5. კუკი დ., სვეინ დ.ე. ინტერაქტიული და დინამიური გრაფიკა მონაცემთა ანალიზისთვის. Spriger Publ., 2009, 345 გვ.

6. გოროხოვი ვ.ლ., მურავიევი ი.პ. Kognitivnaya mashinnaya grafika. მეთოდი დინამიჩესკიხ პროექციი და რობასტნაია სეგმენტა-ცია მნოგომერნიიხ დანიხ. მონოგრაფია, წმ. პეტერბურგი, პეტერბურგი პეტერბურგის სახელმწიფო ეკონომიკის უნივერსიტეტი (UNECON) Publ., 2007, 170 გვ.

7. Lo A. დიდი მონაცემები, სისტემური რისკი და კონფიდენციალურობის შენარჩუნების რისკის გაზომვა. დიდი მონაცემები და კონფიდენციალურობა - სემინარის შემაჯამებელი ანგარიში. 2013, მასაჩუსეტსის ტექნოლოგიური ინსტიტუტის გამოცემა, 2013, 45 გვ.

8. როზენფელდი ბ.ა. მრავალგანზომილებიანი პროსტრანსტვა. მოსკოვი, ნაუკა, 1966, 647 გვ.

9. Kleyn F. Vyishshaya geometriya. მოსკოვი, URSS Publ., 2004, მე-2 გამოცემა, 400 გვ.

10. Vitkovskiy V., Komarinskiy S. მრავალგანზომილებიანი მონაცემების 6-D ვიზუალიზაცია კოგნიტური ტექნოლოგიების საშუალებით. ასტრონომიული მონაცემთა ანალიზის პროგრამული უზრუნველყოფა და სისტემები (ADASS) XIX. Mizumoto Y., Morita K.-I., Ohishi M. (რედ.). აშშ, სან ფრანცისკო, 2010, გვ. 449-553 წწ.

შემეცნებითი კომპიუტერული გრაფიკის განვითარება კომპიუტერული მეცნიერების გამოყენებითი მეცნიერების ფარგლებში

Ხელოვნება. ISvEC განყოფილების მასწავლებელი

SPbGIEU-ს ფილიალი

ფსიქოლოგების მრავალრიცხოვანმა კვლევამ, რომელიც ეძღვნებოდა ადამიანების მიერ პრობლემების გადაჭრის პროცესის ანალიზს, აჩვენა, რომ პირველი ორი ეტაპი ყველაზე შრომატევადია ამ პროცესში. ადამიანი მაქსიმალურ ძალისხმევას ხარჯავს გარკვეული სიტუაციის ბუნდოვანი განცდიდან მკაფიოდ ჩამოყალიბებულ ამოცანაზე გადასვლის პროცესზე. როგორც წესი, ეს ეტაპი მკვლევართა უმეტესობის მიერ აღიქმება, როგორც შემოქმედებითი. რაზე ყალიბდება პრობლემის იდეა და იძებნება მისი ფორმულირება. გარდა ამისა, ხშირ შემთხვევაში, საქმე ეხება მხოლოდ პროფესიონალის განცხადებას.

ალგებრული მიდგომის გამოყენების პირობებში პრობლემის ფორმულირების ეტაპები რჩება მეცნიერების ხედვის სფეროს მიღმა. ეს პრობლემა აშკარად არ არის ალგორითმული. თითოეულ ამოცანას აქვს ინდივიდუალური ხასიათიდა რაიმე ზოგადი პროცედურების არსებობა, გარდა წმინდა მეთოდოლოგიური (როგორიცაა გამოგონების ძიების ალგორითმები, აქ ძნელად შესაძლებელია). თუმცა, როგორც გამოჩენილმა მათემატიკოსებმა, რომლებიც სერიოზულად ფიქრობდნენ მათემატიკური შემოქმედების პროცედურებზე, არაერთხელ აღნიშნეს, პრობლემის ფორმულირების ძიების ეტაპზე, ხშირად მნიშვნელოვან როლს თამაშობდა გეომეტრიული გამოსახულებებიდა მოდელები. და საინტერესოა, რომ ხშირად ისინი უშუალოდ არ იყვნენ დაკავშირებული მოგვარებული პრობლემის ბუნებასთან, არამედ უბრალოდ ასოციაციურად იწვევდნენ ამ ფორმულირებას. იგივე ფენომენს აღნიშნავენ ფსიქოლოგები. შევეცადოთ ჩამოვთვალოთ ის თვისებები, რომლებიც დამახასიათებელია კომპიუტერული მეცნიერების ახალი მიმართულებისთვის, ე.წ შემეცნებითი გრაფიკა.ამ მიმართულების უფრო დეტალური განხილვა მოცემულია მსოფლიოში პირველ მონოგრაფიაში, რომელიც სპეციალურად კოგნიტურ გრაფიკას ეძღვნება.

კომპიუტერული გრაფიკა არის კომპიუტერული მეცნიერების დარგი, რომელიც მოიცავს კომპიუტერის გამოყენებით სურათების ფორმირების ყველა ასპექტს.

1950-იან წლებში გამოჩენამ, თავიდან შესაძლებელი გახადა ეკრანზე მხოლოდ რამდენიმე ათეული სეგმენტის ჩვენება.

კომპიუტერული გრაფიკის ფოლადის საფუძველი ფუნდამენტური მეცნიერებები: მათემატიკა, ქიმია, ფიზიკა და ა.შ.

კომპიუტერული გრაფიკა გამოიყენება თითქმის ყველა სამეცნიერო და საინჟინრო დისციპლინაში ინფორმაციის ვიზუალური აღქმისა და გადაცემისთვის. ასევე გავრცელებული პრაქტიკაა კომპიუტერული სიმულაციების გამოყენება მფრინავების და სხვა პროფესიების (სიმულატორების) მომზადებისას. კომპიუტერული გრაფიკის საფუძვლების ცოდნა ახლა აუცილებელია როგორც ინჟინრისთვის, ასევე მეცნიერისთვის.

კომპიუტერული გრაფიკის გამოყენების საბოლოო შედეგი არის სურათი, რომელიც შეიძლება გამოყენებულ იქნას სხვადასხვა მიზნებისთვის.

შემეცნებითი კომპიუტერული გრაფიკა- კომპიუტერული გრაფიკა სამეცნიერო აბსტრაქციებისთვის, რაც ხელს უწყობს ახალი სამეცნიერო ცოდნის დაბადებას. მისი ტექნიკური საფუძველია ძლიერი კომპიუტერები და მაღალი ხარისხის ვიზუალიზაციის ხელსაწყოები.

გამოყენებითი ინფორმატიკის შემეცნებითი კომპიუტერული გრაფიკის გამოყენების მაგალითი შეიძლება იყოს ალგორითმის ნაკადების კოგნიტური ვიზუალიზაცია, კვლევის ობიექტების სამგანზომილებიანი წარმოდგენა, მონაცემთა მოდელების ვიზუალური წარმოდგენა და ა.შ.

მსგავსი ტექნიკა გამოიყენებოდა პერიოდული ფუნქციებისთვის. მოგეხსენებათ, პერიოდული ფუნქციების გრაფიკებს აქვთ განმეორებადი განყოფილებები, შესაბამისად, თუ პერიოდული ფუნქციის გრაფიკს გადაიტანთ ნოტებზე, მაშინ მუსიკას ექნება განმეორებადი ფრაგმენტები.

ეროვნული პროექტების განხორციელების მონიტორინგის პრობლემის გადაჭრა მოითხოვს მრავალი ფაქტორის გათვალისწინებას. ეროვნული პროექტების განხორციელებისას სიტუაციის მასშტაბები და დინამიზმი მოითხოვს საწყისი მონაცემების მნიშვნელოვანი მოცულობის სწრაფ დამუშავებას, ადეკვატური და დროული გადაწყვეტილებების შემუშავებას და მიღებას.

ეს აჩენს გადაწყვეტილების მიმღების მიერ ჰეტეროგენული ინფორმაციის აღქმისა და ინტერპრეტაციის პრობლემას, რაც განსაზღვრავს პრობლემის გადაჭრის შესაბამისობას მისი წარმოდგენის ფორმების მოძიებაში, რაც გამორიცხავს ან ამცირებს არსებული სიტუაციის გაგების გაურკვევლობას.

ადამიანის აზროვნება აგებულია ისე, რომ ადამიანი ფიქრობს არა სიტყვებით და რიცხვებით, არამედ გამოსახულებით. ზუსტად იგივე სიტუაციაა გარემომცველი სამყაროს შესახებ ინფორმაციის აღქმისას: გამოსახულებების მიერ ჩამოყალიბებული სხვადასხვა ორგანოებიგრძნობები აღიქმება მთლიანობაში.

კვლევები აჩვენებს, რომ აღქმული სურათის ვიზუალურ კომპონენტს უდიდესი მნიშვნელობა აქვს. ეს გულისხმობს რიცხვითი და არარიცხობრივი (ვერბალური, გრაფიკული) საწყისი მონაცემების ვიზუალიზაციის პრობლემის და მათი ანალიტიკური დამუშავების შედეგების პრიორიტეტული გადაწყვეტის აუცილებლობას.

კომპიუტერული მეცნიერების ფარგლებში შემეცნებითი კომპიუტერული გრაფიკა ვითარდება შემდეგ სფეროებში:

– მეთოდების შემეცნებითი გრაფიკული გამოსახულების ზოგადი აგების შესწავლა, შემეცნებითი კომპიუტერული გრაფიკის მეთოდები;

- სწავლა ინდივიდუალური მახასიათებლებიაღქმა, კერძოდ მისი აღქმა;

– გადაწყვეტილების მიმღებთა ინფორმაციის აღქმის მოდელის შემუშავება;

- კონცეპტუალური და ფიგურალური ენის ანბანის ფორმირება მონაცემთა წარმოდგენისთვის, სტერეოტიპული სიმბოლოების ჩათვლით, რომლებიც ასახავს მიმდებარე სამყაროს ობიექტებს და ფენომენებს სხვადასხვა ხარისხით მსგავსებით, ასოციაციურად გასაგები გრაფიკული პრიმიტივებით, საიდანაც სინთეზირებულია ნებისმიერი სირთულის GO და დამხმარე სიმბოლოები. გრაფიკული პრიმიტივების დაკავშირება და ყურადღების მიპყრობა ყველაზე აქტუალურ სამოქალაქო თავდაცვაზე;

- GO-ს თვისებების შესწავლა, რომელიც გავლენას ახდენს გადაწყვეტილების მიმღებზე, როდესაც ისინი აღიქმება შეგრძნებების დონეზე - ენერგია, გეომეტრიული, დინამიური;

- კონცეპტუალურ-ფიგურული ენის „გრამატიკის“ ფორმირება, ანუ GO-ს და შემეცნებითი სცენების ფორმირების ძირითადი წესები;

– ინფორმაციის შედეგების ვიზუალიზაციის პროტოტიპის ქვესისტემის შემუშავება და პრიორიტეტული ეროვნული პროექტების განხორციელების მონიტორინგის ანალიტიკური მხარდაჭერა კონცეპტუალურ და ფიგურალურ მონაცემთა წარმოდგენის ენაზე დაყრდნობით;

- შემუშავებული პროტოტიპის ეფექტურობის ექსპერიმენტული შემოწმება გადაწყვეტილების მიმღების მიერ ინფორმაციის აღქმის ეფექტურობის, სისრულის, სიზუსტის თვალსაზრისით.

გამოყენებითი შემეცნებითი მეცნიერების ძირითადი მიმართულებები. ხელოვნური ინტელექტი: შესაძლებლობები და შეზღუდვები. საექსპერტო სისტემებიდა გადაწყვეტილების მხარდაჭერის სისტემები. ეკონომიკაში გადაწყვეტილების მიღების მოდელირება და ადამიანის რაციონალურობის პრობლემა. ბუნებრივი ენის დამუშავებისა და მანქანური თარგმანის სისტემების პრობლემა. რობოტიკის ძირითადი მიმართულებები: მოძრაობის კონსტრუქციის მოდელირების პრობლემები, სივრცეში ორიენტაცია და მობილური რობოტების მომზადება. ადამიანისა და კომპიუტერის ურთიერთქმედება: ძირითადი მიდგომები და კვლევის მეთოდები. კოგნიტური ერგონომიკა. დიზაინი და კომპიუტერული გრაფიკა. ვირტუალური რეალობა.

ჰიპერტექსტის ტექნოლოგიების ფართოდ გამოყენება და ამ ტექნოლოგიებთან მჭიდროდ დაკავშირებული მულტიმედიური პარადიგმა ასევე ასტიმულირებს კოგნიტური გრაფიკის განვითარებას. მოგეხსენებათ, მულტიმედიური პარადიგმა უთანაბრდება ტექსტებისა და სურათების უფლებებს. არაწრფივი წარმოდგენისას (ქსელის სახით), რომელიც დამახასიათებელია ჰიპერტექსტური ტექნოლოგიებისთვის, მულტიმედიური პარადიგმა საშუალებას გაძლევთ ნავიგაცია ქსელში, როგორც ტექსტის, ასევე გამოსახულების დონეზე, ტექსტიდან სურათზე გადასვლაზე. ნებისმიერ დროს და პირიქით.

ამრიგად, „ტექსტ-ნახატის“ და „ნახატ-ტექსტის“ ტიპის სისტემები მჭიდრო კავშირშია მულტიმედიურ პარადიგმასა და კოგნიტურ გრაფიკასთან და თავისთავად წარმოადგენს კოგნიტურ გრაფიკასა და ჰიპერტექსტის ტექნოლოგიას შორის ურთიერთქმედების ერთ-ერთ შედეგს.

კვლევის ავტომატიზაციის სისტემებში კოგნიტური გრაფიკა შეიძლება გამოყენებულ იქნას, როგორც იდეების ვიზუალიზაციის საშუალება, რომლებსაც ჯერ არ მიუღიათ რაიმე ზუსტი გამოხატულება. ამ ხელსაწყოების გამოყენების კიდევ ერთი მაგალითია სპეციალური შემეცნებითი გრაფიკა საფუძვლიანი ოპერაციების არჩევისთვის საეჭვო ლოგიკაში, რომელშიც ლურჯი და წითელი უბნების გლობალური ფერების განაწილება ახასიათებს ისეთი ოპერაციების განსაზღვრის „სიმტკიცეს“, როგორიცაა შეერთება და დისუნქცია.

ამ სფეროში, კოგნიტური გრაფიკა გამოიყენება პრობლემების ფორმალიზაციის ეტაპზე და სარწმუნო ჰიპოთეზების წამოყენების პროცედურაში.

ხელოვნური ინტელექტის სისტემების სფეროში, შემეცნებითი კომპიუტერული გრაფიკა მიაღწევს უფრო დიდ შედეგებს, ვიდრე სხვა სისტემები, სიტუაციების მოდელირების ალგებრული და გეომეტრიული მიდგომის გამო. სხვადასხვა ვარიანტებიმათი გადაწყვეტილებები.

ასე რომ, სამეცნიერო კვლევებში, მათ შორის ფუნდამენტური, დამახასიათებელი საწყისი ეტაპი ICG-ის საილუსტრაციო ფუნქციაზე აქცენტი სულ უფრო მეტად გადადის იმ შესაძლებლობების გამოყენებისკენ, რომლებიც შესაძლებელს ხდის გააქტიურებას ადამიანისრთული სივრცითი ნიმუშებით აზროვნების უნარი. ამ მხრივ, ICG-ის ორი ფუნქციის მკაფიოდ გარჩევა იწყება: საილუსტრაციო და შემეცნებითი.

ICG-ის საილუსტრაციო ფუნქცია საშუალებას იძლევა, მეტ-ნაკლებად ადეკვატურ ვიზუალურ დიზაინში განხორციელდეს მხოლოდ ის, რაც უკვე ცნობილია, ანუ უკვე არსებობს ან ჩვენს გარშემო არსებულ სამყაროში, ან როგორც იდეა მკვლევარის თავში. ICG-ის შემეცნებითი ფუნქციაა გამოიყენოს რაიმე სახის ICG იმიჯი ახალი, ანუ ცოდნის მისაღებად, რომელიც ჯერ კიდევ არ არსებობს სპეციალისტის თავში, ან, შესაბამისად. მინიმუმ, წვლილი შეიტანოს ამ ცოდნის მიღების ინტელექტუალურ პროცესში.

ICG-ის საილუსტრაციო და შემეცნებით ფუნქციებს შორის განსხვავებების ეს ძირითადი იდეა კარგად ჯდება ცოდნის კლასიფიკაციაში და კომპიუტერული სისტემებისაგანმანათლებლო დანიშნულება. ICG-ის საილუსტრაციო ფუნქციები ხორციელდება დეკლარაციული ტიპის საგანმანათლებლო სისტემებში, როდესაც სტუდენტებს გადასცემს ცოდნის არტიკულირებულ ნაწილს, რომელიც წარმოდგენილია წინასწარ მომზადებული ინფორმაციის სახით გრაფიკული, ანიმაციური, აუდიო და ვიდეო ილუსტრაციებით. ICG-ის კოგნიტური ფუნქცია ვლინდება პროცედურული ტიპის სისტემებში, როდესაც სტუდენტები „მიიღებენ“ ცოდნას კვლევის მეშვეობით. მათემატიკური მოდელებიშესწავლილი ობიექტები და პროცესები და, ვინაიდან ცოდნის ფორმირების ეს პროცესი ემყარება აზროვნების მარჯვენა ნახევარსფეროს მექანიზმს, ეს ცოდნა თავისთავად დიდწილად პიროვნული ხასიათისაა. თითოეული ადამიანი აყალიბებს ქვეცნობიერის ტექნიკას გონებრივი აქტივობაჩემი გზით. 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.

ICG-ის როლი ამაში აკადემიური კვლევაძნელია გადაჭარბებული შეფასება. ეს არის ICG გამოსახულება კურსისა და მათემატიკური მოდელების ექსპერიმენტების შედეგების შესახებ, რომლებიც საშუალებას აძლევს თითოეულ სტუდენტს შექმნას საკუთარი სურათი შესწავლილი ობიექტის ან ფენომენის შესახებ მთელი მისი მთლიანობითა და მრავალფეროვნებით. ასევე ეჭვგარეშეა, რომ ICG გამოსახულებები ასრულებენ, უპირველეს ყოვლისა, შემეცნებით და არა საილუსტრაციო ფუნქციას, რადგან პროცედურული ტიპის კომპიუტერულ სისტემებთან საგანმანათლებლო მუშაობის პროცესში სტუდენტები ქმნიან წმინდა პერსონალურ, ანუ კომპონენტებს, რომლებიც არ არსებობს. ამ ფორმით ვინმესთვის.ცოდნა.

რა თქმა უნდა, განსხვავებები კომპიუტერული გრაფიკის ილუსტრაციულ და შემეცნებით ფუნქციებს შორის საკმაოდ თვითნებურია. საკმაოდ ხშირად, ჩვეულებრივმა გრაფიკულმა ილუსტრაციამ შეიძლება ზოგიერთ სტუდენტს ახალი იდეისკენ უბიძგოს, დაათვალიერონ ცოდნის ზოგიერთი ელემენტი, რომელიც დეკლარაციული საგანმანათლებლო კომპიუტერული სისტემის მასწავლებელმა-დეველოპერმა არ „ინვესტირებულა“. ამრიგად, ICG გამოსახულების საილუსტრაციო ფუნქცია იქცევა კოგნიტურ ფუნქციად. მეორეს მხრივ, ICG გამოსახულების შემეცნებითი ფუნქცია პროცედურული ტიპის საგანმანათლებლო სისტემებთან პირველი ექსპერიმენტების დროს შემდგომ ექსპერიმენტებში იქცევა უკვე „აღმოჩენილი“ და, შესაბამისად, ობიექტის ახალი თვისების საილუსტრაციო ფუნქციად. სწავლა.

მიუხედავად ამისა, ფუნდამენტური განსხვავებები ადამიანის აზროვნების ლოგიკურ და ინტუიციურ მექანიზმებში, რომლებიც წარმოიქმნება ამ განსხვავებებიდან ცოდნის წარმოდგენისა და მათი განვითარების მეთოდების სახით, მეთოდოლოგიურად გამოსადეგია კომპიუტერული გრაფიკის საილუსტრაციო და შემეცნებითი ფუნქციების განსხვავება და უფრო მკაფიოდ ჩამოყალიბების საშუალებას. ICG გამოსახულების დიდაქტიკური ამოცანები საგანმანათლებლო მიზნებისთვის კომპიუტერული სისტემების განვითარებაში.

გამოყენებული წყაროების სია

1. Zenkin A. A. შემეცნებითი კომპიუტერული გრაფიკა. - მ.: ნაუკა, 1991. - 192გვ.

სცენის ანალიზი

გამოსახულების დამუშავება და ანალიზი

ფერწერული კომპიუტერული გრაფიკა

კომპიუტერული გრაფიკის მიმართულებები

ახლანდელ, 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 აგება 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, სურათის 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 იმ მახასიათებლების იზოლირება, 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 არ არის მკაფიოდ 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 (ობიექტი, ფენომენი) და გადაწყვეტილებამდე, რომლის შედეგიც არის 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 არის დედამიწაზე ცხოველთა სამყაროს არსებობის დრო.

თავდაპირველად კომპიუტერებს ჰქონდათ პროცესორების და კომპიუტერული გრაფიკის ხელსაწყოების დაბალი შესრულება, ე.ი. ფაქტობრივად, მათ ჰქონდათ შესაძლებლობა ემუშავათ მხოლოდ სიმბოლოებით (ლოგიკური აზროვნების ზოგიერთი გამარტივებული ანალოგი).

მილიარდი ან მეტი ოპერაციის სიმძლავრის სუპერკომპიუტერების და წამში ასობით მილიონი მოქმედების სიმძლავრის გრაფიკული სუპერ სადგურების გამოჩენით შესაძლებელი გახდა სურათების (სურათების) საკმაოდ ეფექტური მანიპულირება.

მნიშვნელოვანია აღინიშნოს, რომ ტვინმა არა მხოლოდ 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, რომლის სიმბოლური აღწერა (ჯერ?) არ არსებობს,
• მოძებნეთ გამოსახულებიდან გადასვლის გზები ჰიპოთეზის ფორმულირებაზე იმ მექანიზმებისა და პროცესების შესახებ, რომლებიც წარმოდგენილია ამ (დინამიური) სურათებით ჩვენების ეკრანზე.

შემეცნებითი კომპიუტერული გრაფიკის გაჩენა არის სიგნალი ბუნებრივი ინტელექტის ფართო განვითარების ეპოქიდან ინტენსიური განვითარების ეპოქაში გადასვლის შესახებ, 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). ის გვიჩვენებს, თუ როგორ გამოიყენება გრაფიკულ ტერმინალზე დაფუძნებული "n-განზომილებიანი" დაფა რთული ალგებრული მრუდების გასაანალიზებლად. შეყვანის მოწყობილობების გამოყენებით მათემატიკოსს შეუძლია ადვილად მიიღოს შესასწავლი დამოკიდებულების პარამეტრების მიმართული ცვლილების შედეგების გეომეტრიული გამოსახულებები. მას ასევე შეუძლია მარტივად მართოს პარამეტრების მიმდინარე მნიშვნელობები, „ამით გააღრმავებს მის გაგებას ამ პარამეტრებში ვარიაციების როლის შესახებ“. შედეგად „მიღებულ იქნა რამდენიმე ახალი თეორემა და გამოიკვეთა შემდგომი კვლევის მიმართულებები“.

უკვე დღეს შეგვიძლია დარწმუნებით განვაცხადოთ, რომ ჩვენს თვალწინ იბადება ფუნდამენტურად ახალი ადამიანი-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 არაკანონიერია ადამიანის გონებრივი შესაძლებლობების მხოლოდ რეალობის გონებრივი ასახვის უმაღლეს ვერბალურ-ლოგიკურ დონესთან ასოცირება. 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 თვისებების შესწავლის შესახებ ნაშრომში. სხვადასხვა ცნებებირიცხვების თეორიიდან. აბსტრაქტული რიცხვითი ცნებების ვიზუალური გამოსახულებების გამოყენებით მან მიიღო შედეგები, რომლებიც ადრე შეუძლებელი იყო. კოგნიტურ გრაფიკაზე მუშაობის მიმართულება სწრაფად ვითარდება და ახლა მრავალი მსგავსი სისტემაა სხვადასხვა საგნობრივ სფეროებში: მედიცინაში, კომპლექსური ტექნოლოგიური სისტემების მართვის შესახებ გადაწყვეტილების მიღების მხარდასაჭერად, სისტემებზე დაფუძნებულ სისტემებში. 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 კომპიუტერული გრაფიკული სისტემებისგან.

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, მომხმარებელს, მაგალითად, 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 სწავლისთვის ვირტუალური რეალობის სისტემის აგების პრობლემა „წარმოსახვითი სამყაროს“ პარადიგმაზე დაყრდნობით ფიზიკური კანონებისტატიკა, კინემატიკა და დინამიკა. 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.

გამოვყოთ კონცეფციების ძირითადი ტიპები, რომლებსაც მსახიობი შეხვდება. ეს არის ობიექტები, ურთიერთობები, მოძრაობები და ფიზიკური მოქმედებები. დავსვათ ამ კატეგორიების ასახული წარმოსახვითი სამყაროს აგების ამოცანა; ამავდროულად, 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 გამოიყენება ავტორების მიერ შემუშავებული TEKRIS სისტემა. ქვემოთ განვიხილავთ TEKRIS სისტემის ზოგად აღწერას და ასეთი სისტემების მშენებლობის გრაფიკულ ინსტრუმენტებს.

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 საწყის 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 დიაგრამაში პროგრამული უზრუნველყოფის კომპონენტები წარმოდგენილია მართკუთხედების სახით, ხოლო წყარო და შუალედური ფაილები 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 ბლოკისა და ლოგიკური ბლოკის გამოყენებით, აშენებს სიტუაციის განვითარების ტრაექტორიის აღწერას სცენების დროებითი თანმიმდევრობის სახით, რომელიც ასახავს ტექსტში 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 ეკრანზე. მაგალითად, ზემოაღნიშნული ტექსტის აღწერისთვის, გენერირებული იქნება სურათი 2-ში 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 აღწერილობების ნაკრებისგან. მონაცემთა ბაზის თითოეული ობიექტი შედგება ამ მონაცემთა ბაზისთვის უნიკალური სახელისგან (ან ტიპისაგან) (მაგალითად, "სკამი", "მაგიდა", "დივანი" და ა. 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“, „ხელი“, „ფეხი“, შემდეგ კი უკვე არსებული „აგურიდან“ ააგოთ „ივანე“.

სურათი 3 გვიჩვენებს "მაგიდის" ობიექტს, რომელიც შედგება ხუთი ძირითადი ელემენტისგან. თითოეული ობიექტისთვის განისაზღვრება მართკუთხა პარალელეპიპედი, რომელშიც შეიძლება ჩაიწეროს (ნახატზე ხაზგასმული ხაზით) და ფუძის კუთხე, რომელშიც მდებარეობს ობიექტის საწყისი.

გარდა ამისა, თითოეული ობიექტისთვის განისაზღვრება ფერების ნაკრები, რომლითაც მისი შემადგენელი ნაწილები იხატება კომპიუტერის ეკრანზე გამოსახვისას:

ფერების რაოდენობა

ერთი ფერის დასაზუსტებლად, 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.

ნომრების სამი ნაკრები საშუალებას გაძლევთ დააყენოთ სამი განსხვავებული ფერის ჩრდილი სხვადასხვა შეღებვისთვის

კომპონენტი l

ობიექტის თითოეული 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 (ეკრანის ეკრანი). ჯერ იხატება ყველაზე შორი კომპონენტები, შემდეგ ყველაზე ახლო, რაც საშუალებას გაძლევთ დახუროთ ყველაზე შორეული კომპონენტების უხილავი ნაწილები დამკვირვებლისაგან.

კუბოიდის სახეები ასევე განლაგებულია პროექციის 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 ნაჩვენებია ბოლოს, ისინი დაფარავს უხილავ კიდეებს.

ბრინჯი. 5. ობიექტის პროექცია ვიზუალიზაციის სიბრტყეზე

ობიექტის კოორდინატთა სისტემაში (x, y, z) ელემენტის კუთვნილი წერტილის კოორდინატები გამოითვლება შემდეგი ფორმულების გამოყენებით:

სადაც (x\ y", z1) არის ელემენტის სისტემის წერტილის კოორდინატები;

(xq, уо", zq) - ფუძის კუთხის კოორდინატები, tij - მიმართულების კოსინუსები, ანუ ობიექტის სისტემის ღერძებს შორის კუთხის cos / 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 პროგრამასაშუალებას 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 არსებული ღილაკები ასრულებენ 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 (მენიუს 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 კომპონენტის შესაბამისი მართკუთხედის ქვედა მარჯვენა კუთხის გადაადგილებით სამი ორთოგონალური პროექციიდან ერთ-ერთში. 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, ობიექტის კომპონენტი შეიძლება წაიშალოს, რაც ასევე იწვევს კოორდინატებისა და ზომების ხელახლა გამოთვლას. პოზიციისა და ზომის გარდა, ობიექტის თითოეული კომპონენტი განსაზღვრავს ფერის სამ ელფერს 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 დაბეჭდეთ ახალი მნიშვნელობა. გაითვალისწინეთ, რომ მე-8 სურათზე ზომები ნაჩვენებია ნაცრისფერში, ე.ი. ისინი მიუწვდომელია შეცვლაზე, 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 განრიგი აშენებს მიმდინარე 3D სცენას და გადასცემს მას რენდერერს დასახატავად. 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 ობიექტი ჩაშენებულია (არ არის გრაფიკული ობიექტების 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" კონცეფციის ვიზუალიზაციისთვის).

დასასრულს, შეიძლება აღინიშნოს, რომ შემუშავებული გრაფიკული ხელსაწყოები ორიენტირებულია ინტელექტუალურ CAD სისტემებში, რობოტებზე, სასწავლო სისტემებში, კომპიუტერული თამაშების მშენებლობაზე, ვირტუალური რეალობის სისტემებში. სისტემური 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 მოაწყოთ არა ერთ სცენაზე, არამედ მათ ზოგიერთ კომბინაციაში, რაც საშუალებას მოგცემთ შექმნათ უფრო რთული სამყაროები.

ადამიანისა და მანქანის ურთიერთქმედების სფეროში (სიტყვის ფართო გაგებით) ახალი თაობების სისტემების შექმნის მეთოდებისა და ინსტრუმენტების აგების პრობლემების განხილვისას, კიდევ ერთხელ მინდა ხაზი გავუსვა ფიგურალური, არავერბალური წარმოდგენის განსაკუთრებულ როლს. სხვადასხვა შემოქმედებით და ინტელექტუალურ პროცესებში, მათ შორის სწავლაში, ახალი ცოდნის აღმოჩენაში, კომპლექსური ობიექტების მართვაში და ა.შ., ამიტომ საჭიროა ახალი ინსტრუმენტები, რათა დაეხმაროს ადამიანის შესაძლებლობების სრულ გამოყენებას. და აქ, რა თქმა უნდა, მნიშვნელოვანი როლიმიეკუთვნება ახალი ტექნოლოგიების მქონე კომპიუტერულ სისტემებს ამ შესაძლებლობების 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. ვიზუალური კონტროლერი გადაწყვეტილების მხარდაჭერის სისტემებისთვის // Proceedings / Sh Conf. ხელოვნურ ინტელექტზე. 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. -1992 წ. - 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. -1992 წ. -ნომერი 3. - S. 42-48.

4. შემეცნებითი კომპიუტერული გრაფიკა საინჟინრო ტრენინგში

ინტერაქტიული კომპიუტერული გრაფიკის (ICG) ხელსაწყოების გაჩენა და განვითარება ხსნის ფუნდამენტურად ახალ გრაფიკულ შესაძლებლობებს განათლების სექტორისთვის, რომლის წყალობითაც სტუდენტებს შეუძლიათ დინამიურად გააკონტროლონ თავიანთი შინაარსი, ფორმა, ზომა და ფერი გამოსახულების ანალიზის პროცესში, მიაღწიონ ყველაზე დიდ ხილვადობას. ICG-ის ეს და რიგი სხვა შესაძლებლობები ჯერ კიდევ ცუდად ესმით მასწავლებლებს, მათ შორის განათლების საინფორმაციო ტექნოლოგიების შემქმნელებს, რაც არ იძლევა სრულად გამოყენების საშუალებას. სასწავლო პოტენციალი IKG. ფაქტია, რომ გრაფიკის გამოყენება საგანმანათლებლო კომპიუტერულ სისტემებში არა მხოლოდ ზრდის სტუდენტებისთვის ინფორმაციის გადაცემის სიჩქარეს და ზრდის მის გაგების დონეს, არამედ ხელს უწყობს ნებისმიერი ინდუსტრიის სპეციალისტისთვის ისეთი მნიშვნელოვანი თვისებების განვითარებას, როგორიცაა ინტუიცია, პროფესიონალი. „ფლაირი“, წარმოსახვითი აზროვნება.
ICG-ის გავლენა ინტუიციურზე, კრეატიული აზროვნებაგამოიწვია ხელოვნური ინტელექტის პრობლემებში ახალი მიმართულების გაჩენა, რომელსაც ეწოდა შემეცნებითი (ანუ შემეცნების ხელშემწყობი) კომპიუტერული გრაფიკის მუშაობაში. AT ამ განყოფილებასგანხილულია შემეცნებითი კომპიუტერული გრაფიკის როლი და ადგილი საინჟინრო სწავლებაში, განიხილება არაერთი ცნობილი და შემოთავაზებულია ველების გრაფიკული ჩვენების ახალი უფრო შემეცნებითი გზები. ფიზიკური პარამეტრები, აღწერილია შესაბამისი სურათების აგების ალგორითმები და წარმოდგენილია განხილული ვიზუალიზაციის მეთოდების შედარების შედეგები მათი შემეცნებითი ეფექტურობის თვალსაზრისით.

4.1. ადამიანის აზროვნების დუალიზმი
ადამიანის გონება იყენებს აზროვნების ორ მექანიზმს. ერთ-ერთი მათგანი საშუალებას გაძლევთ იმუშაოთ სიმბოლოების აბსტრაქტულ სტრიქონებთან, ტექსტებთან და ა.შ. აზროვნების ამ მექანიზმს ჩვეულებრივ უწოდებენ სიმბოლურს, ალგებრულს ან ლოგიკურს. აზროვნების მეორე მექანიზმი უზრუნველყოფს მუშაობას სენსორულ გამოსახულებებთან და იდეებთან ამ სურათების შესახებ. მას უწოდებენ ფიგურულ, გეომეტრიულ, ინტუიციურ და ა.შ. ფიზიოლოგიურად ლოგიკური აზროვნება ასოცირდება მარცხენა ნახევარსფეროსთან ადამიანის ტვინი, ხოლო ფიგურალური აზროვნება - მარჯვენა ნახევარსფეროთი.
ძირითადი განსხვავებები ადამიანის ტვინის ნახევარსფეროების მუშაობაში აღმოაჩინა ამერიკელმა მეცნიერმა რ. სპერიმ, რომელიც ერთხელ, თერაპიული მიზნებისთვის, რისკავდა ეპილეფსიის მქონე პაციენტებში ინტერჰემისფერული კავშირების გაწყვეტას. ადამიანს, რომლის მარჯვენა ნახევარსფერო იყო "ინვალიდი" და მარცხენა ნახევარსფერო "მუშაობდა", შეინარჩუნა სიტყვიერი კომუნიკაციის უნარი, სწორად რეაგირებდა სიტყვებზე, ციფრებზე და სხვა. ჩვეულებრივი ნიშნები, მაგრამ ხშირად აღმოჩნდებოდა უმწეო, როდესაც საჭირო იყო რაიმე გაეკეთებინა მატერიალური სამყაროს საგნებთან ან მათ გამოსახულებებთან. როდესაც მხოლოდ ერთი "მარჯვენა" ნახევარსფერო მუშაობდა, პაციენტი ადვილად ართმევდა თავს ასეთ დავალებებს, კარგად ერკვეოდა ხელოვნების ნიმუშებში, მელოდიებსა და მეტყველების ინტონაციებში, ორიენტირებული იყო სივრცეში, მაგრამ დაკარგა რთული მეტყველების კონსტრუქციების გაგების უნარი და არ შეეძლო ლაპარაკი. საერთოდ რაიმე თანმიმდევრული გზა.
ადამიანის ტვინის თითოეული ნახევარსფერო არის დამოუკიდებელი სისტემა გარე სამყაროს აღქმისთვის, მის შესახებ ინფორმაციის დამუშავებისა და ამ სამყაროში ქცევის დაგეგმვისთვის. მარცხენა ნახევარსფერო, როგორც ეს იყო, დიდი და ძლიერი კომპიუტერია, რომელიც ეხება ნიშნებსა და პროცედურებს მათი დამუშავებისთვის. ბუნებრივი ენა მეტყველება, სიტყვებით აზროვნება, ინფორმაციის დამუშავების რაციონალურ-ლოგიკური პროცედურები და ა.შ. - ეს ყველაფერი რეალიზებულია მარცხენა ნახევარსფეროში. მარჯვენა ნახევარსფეროში აზროვნება რეალიზდება სენსორული გამოსახულებების დონეზე: სამყაროს ესთეტიკური აღქმა, მუსიკა, ფერწერა, ასოციაციური აღიარება, ფუნდამენტურად ახალი იდეებისა და აღმოჩენების დაბადება და ა.შ. წარმოსახვითი აზროვნების მთელი ეს რთული მექანიზმი, რომელიც ხშირად განისაზღვრება ერთი ტერმინით „ინტუიცია“, არის ტვინის აქტივობის მარჯვენა ნახევარსფერო.
ხშირად, მარჯვენა ტვინის აზროვნება ასოცირდება ხელოვნებაში აქტივობებთან. ზოგჯერ ამ აზროვნებას მხატვრულსაც კი უწოდებენ. თუმცა, კიდევ უფრო ფორმალიზებული აქტივობები დიდწილად იყენებს აზროვნების ინტუიციურ მექანიზმს. ცნობისმოყვარეა გამოჩენილი მეცნიერების განცხადებები სამეცნიერო საქმიანობაში ინტუიციის როლის შესახებ. "ჭეშმარიტი ღირებულება, - თქვა ა. აინშტაინმა, - არსებითად მხოლოდ ინტუიციაა. ჩემთვის ეჭვგარეშეა, რომ ჩვენი აზროვნება, ძირითადად, სიმბოლოების (სიტყვების) გვერდის ავლით და, უფრო მეტიც, ქვეცნობიერად მიმდინარეობს. და სხვაგან: „არც ერთი მეცნიერი ფორმულებით არ ფიქრობს“.
მეცნიერების ისეთი აბსტრაქტული ფორმალიზებული სფეროც კი, როგორიც მათემატიკაა, მნიშვნელოვნად იყენებს მარჯვენა ტვინის აზროვნებას. „უნდა გამოიცნო მათემატიკური თეორემასანამ ამას დაამტკიცებ; თქვენ უნდა გამოიცნოთ მტკიცებულების იდეა, სანამ დეტალურად გაივლით მას." ა. პუანკარე საუბრობს კიდევ უფრო გარკვევით: "... რათა შეიქმნას არითმეტიკა, ასევე გეომეტრიის ან რაიმე სახის შესაქმნელად. მეცნიერება, სუფთა ლოგიკის გარდა სხვა რამე გჭირდება. ჩვენ არ გვაქვს სხვა სიტყვა, გარდა "ინტუიციის".
აზროვნების ორ მექანიზმს შორის განსხვავება შეიძლება ილუსტრირებული იყოს ინფორმაციის ცალკეული ელემენტებიდან თანმიმდევრული ტექსტის შედგენის პრინციპებით: მარცხენა ტვინის აზროვნება ამ ელემენტებიდან ქმნის ცალსახა კონტექსტს, ე.ი. ობიექტებსა და ფენომენებს შორის არსებული უთვალავი კავშირიდან ის აქტიურად ირჩევს მხოლოდ რამდენიმეს, რომლებიც ყველაზე მნიშვნელოვანია მოცემული კონკრეტული ამოცანისთვის. მარჯვენა ნახევარსფეროში აზროვნება ქმნის მრავალმნიშვნელოვან კონტექსტს, ერთი ან მრავალი ფენომენის თითქმის ყველა ნიშნისა და კავშირის ერთდროული გაგების წყალობით. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, ლოგიკურ-ნიშანთა აზროვნება სამყაროს სურათში გარკვეულ ხელოვნურობას ნერგავს, ხოლო ფიგურალური აზროვნება უზრუნველყოფს სამყაროს ისეთივე აღქმის ბუნებრივ უშუალობას.
ადამიანის აზროვნება და ადამიანის ქცევა განპირობებულია ერთობლივი მუშაობაადამიანის ტვინის ორივე ნახევარსფერო. ზოგიერთ სიტუაციაში აზროვნების ლოგიკური კომპონენტი ჭარბობს, ზოგში კი ინტუიციური. ფსიქოლოგების აზრით, ყველა ადამიანი იყოფა სამ ჯგუფად: გაბატონებული „მარცხენა ნახევარსფეროს“ აზროვნებით, „მარჯვენა ნახევარსფეროთი“, შერეული აზროვნებით. ეს დაყოფა გენეტიკურად წინასწარ არის განსაზღვრული და არსებობს სპეციალური ტესტები ამა თუ იმ ტიპის აზროვნებისადმი მიდრეკილების დასადგენად.
ზემოთ აღწერილი მარცხენა და მარჯვენა ნახევარსფეროს ინფორმაციის დამუშავების სტრატეგიებს შორის ფუნდამენტური განსხვავებები პირდაპირ კავშირშია სხვადასხვა შესაძლებლობების ფორმირებასთან. ასე რომ, მეცნიერული შემოქმედებისთვის, ე.ი. ტრადიციული იდეების დასაძლევად საჭიროა სამყაროს მთლიანობაში აღქმა, რაც გულისხმობს მრავალმნიშვნელოვანი კონტექსტის ორგანიზების შესაძლებლობების განვითარებას (ფიგურული აზროვნება). მართლაც, არსებობს უამრავი დაკვირვება, რომ ადამიანებისთვის, რომლებიც ინარჩუნებენ შემოქმედებითად აზროვნების უნარს, შემოქმედებითი საქმიანობა ნაკლებად დამღლელია, ვიდრე რუტინული, ერთფეროვანი სამუშაო. მაგრამ ადამიანებს, რომლებსაც არ აქვთ გამომუშავებული წარმოსახვითი აზროვნების უნარი, ხშირად ამჯობინებენ მექანიკურ მუშაობას და ეს არ ეჩვენებათ მოსაწყენად, რადგან ისინი, თითქოსდა, არიან „მონები“ საკუთარი ფორმალურ-ლოგიკური აზროვნების. აქედან ნათლად ჩანს, რამდენად მნიშვნელოვანია ადრეული ასაკიდანვე სწორად ავაშენოთ განათლება და ტრენინგი ისე, რომ ორივე აუცილებელია ადამიანისთვისაზროვნების ტიპები ჰარმონიულად განვითარდა, რათა ფიგურალური აზროვნება არ შეიზღუდოს რაციონალურობით, რათა არ ამოიწუროს ადამიანის შემოქმედებითი პოტენციალი.
ინტელექტუალური სისტემების განვითარებაში, როგორც დ.ა. პოსპელოვი, არის "მარცხენა ნახევარსფეროს როლი". უფრო მეტად, როგორც ჩანს, ასეთი "მარცხენა ნახევარსფეროს დახრილობა" დამახასიათებელია თანამედროვე განათლებისთვის, მათ შორის მასში გამოყენებული კომპიუტერული მეთოდებისა და საშუალებების ჩათვლით. ფენომენი არც ისე უვნებელია. საინჟინრო სწავლების კომპიუტერიზაციის ნეგატიური გავლენა, რომელიც ზემოთ იყო განხილული (იხ. პარაგრაფი 3.1), დიდწილად განპირობებულია კომპიუტერული სისტემების სუსტი ზემოქმედებით აზროვნების ინტუიციურ, წარმოსახვით მექანიზმზე.
ამასთან დაკავშირებით, ცოდნის იმპლიციტური, ქვეცნობიერი კომპონენტების მკაფიო განაწილება ასევე საშუალებას გვაძლევს მკაფიოდ დავადგინოთ მათი განვითარების ამოცანა, ჩამოვაყალიბოთ შესაბამისი მოთხოვნები მეთოდებსა და სასწავლო საშუალებებზე, მათ შორის კომპიუტერული გრაფიკის მეთოდებზე.

4.2. კომპიუტერული გრაფიკის საილუსტრაციო და შემეცნებითი ფუნქციები

ამჟამად, ინტერაქტიული კომპიუტერული გრაფიკა არის ახალი საინფორმაციო ტექნოლოგიების ერთ-ერთი ყველაზე სწრაფად განვითარებადი სფერო. ასე რომ, სამეცნიერო კვლევებში, მათ შორის ფუნდამენტურ კვლევებში, აქცენტი ICG-ის საილუსტრაციო ფუნქციაზე, რომელიც დამახასიათებელია საწყისი ეტაპისთვის, სულ უფრო მეტად გადადის იმ ICG შესაძლებლობების გამოყენებისკენ, რომლებიც საშუალებას აძლევს გააქტიურონ "...ადამიანის აზროვნების უნარი. რთულ სივრცულ გამოსახულებებში". ამასთან დაკავშირებით, ისინი იწყებენ მკაფიოდ განასხვავებენ ICG-ს ორ ფუნქციას: საილუსტრაციო და შემეცნებითი.

ICG-ის საილუსტრაციო ფუნქცია შესაძლებელს ხდის მეტ-ნაკლებად ადეკვატურ ვიზუალურ დიზაინში განხორციელდეს მხოლოდ ის, რაც უკვე ცნობილია, ე.ი. უკვე არსებობს ან ჩვენს გარშემო არსებულ სამყაროში, ან როგორც იდეა მკვლევარის თავში. ICG-ის შემეცნებითი ფუნქცია არის ICG-ის ზოგიერთი სურათის გამოყენება ახლის მისაღებად, ე.ი. ცოდნა, რომელიც ჯერ კიდევ არ არსებობს სპეციალისტის თავშიც კი, ან ყოველ შემთხვევაში ხელს უწყობს ამ ცოდნის მიღების ინტელექტუალურ პროცესს.

ICG-ის საილუსტრაციო და შემეცნებით ფუნქციებს შორის განსხვავებების ძირითადი იდეა, რომელიც ხაზგასმულია ნაშრომში, როდესაც აღწერს ICG-ს გამოყენებას სამეცნიერო კვლევებში, კარგად ჯდება ცოდნისა და კომპიუტერული სისტემების კლასიფიკაციაში საგანმანათლებლო მიზნებისთვის (იხ. განყოფილება 1.1. ). ICG-ის საილუსტრაციო ფუნქციები განხორციელებულია დეკლარაციული ტიპის საგანმანათლებლო სისტემებში, როდესაც სტუდენტებს გადასცემს ცოდნის არტიკულირებულ ნაწილს, რომელიც წარმოდგენილია წინასწარ მომზადებული ინფორმაციის სახით გრაფიკული, ანიმაციური, აუდიო და ვიდეო ილუსტრაციებით (ნახ. 4.1). ICG-ის შემეცნებითი ფუნქცია ვლინდება პროცედურული ტიპის სისტემებში, როდესაც სტუდენტები „მიიღებენ“ ცოდნას შესასწავლი ობიექტებისა და პროცესების მათემატიკური მოდელების კვლევის გზით, და ვინაიდან ცოდნის ფორმირების ეს პროცესი ეფუძნება მარჯვენა ნახევარსფეროს ინტუიციურ მექანიზმს. აზროვნების თვალსაზრისით, ეს ცოდნა თავისთავად ძირითადად 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.

ბრინჯი. 4.1. კონცეპტუალური განსხვავება კომპიუტერული გრაფიკის შემეცნებით და საილუსტრაციო ფუნქციებს შორის

ICG-ის როლი ამ საგანმანათლებლო კვლევებში არ შეიძლება გადაჭარბებული იყოს. ეს არის ICG გამოსახულება კურსისა და მათემატიკური მოდელების ექსპერიმენტების შედეგების შესახებ, რომლებიც საშუალებას აძლევს თითოეულ სტუდენტს შექმნას საკუთარი სურათი შესწავლილი ობიექტის ან ფენომენის შესახებ მთელი მისი მთლიანობითა და მრავალფეროვნებით. ასევე ეჭვგარეშეა, რომ ICG გამოსახულებები ასრულებენ, უპირველეს ყოვლისა, შემეცნებით და არა ილუსტრაციულ 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, საშუალებას მისცემს მათ დაინახონ ცოდნის ზოგიერთი ელემენტი, რომელიც არ იყო "ინვესტიცია" დეკლარაციული ტიპის საგანმანათლებლო კომპიუტერული სისტემის მასწავლებელ-შემმუშავებლის მიერ. ამრიგად, ICG გამოსახულების საილუსტრაციო ფუნქცია იქცევა კოგნიტურ ფუნქციად. მეორეს მხრივ, ICG გამოსახულების შემეცნებითი ფუნქცია პროცედურული ტიპის საგანმანათლებლო სისტემებთან პირველი ექსპერიმენტების დროს შემდგომ ექსპერიმენტებში იქცევა უკვე „აღმოჩენილი“ და, შესაბამისად, ობიექტის ახალი თვისების საილუსტრაციო ფუნქციად. სწავლა.

ამასთან, ადამიანის აზროვნების ლოგიკურ და ინტუიციურ მექანიზმებში ფუნდამენტური განსხვავებები, რომლებიც წარმოიქმნება ამ განსხვავებებიდან ცოდნის წარმოდგენისა და მათი განვითარების მეთოდების სახით, მეთოდოლოგიურად გამოსადეგია კომპიუტერული გრაფიკის საილუსტრაციო და შემეცნებითი ფუნქციების განსხვავება და შესაძლებელს ხდის. უფრო მკაფიოდ ჩამოაყალიბოს ICG გამოსახულების დიდაქტიკური ამოცანები განვითარების კომპიუტერული სისტემების საგანმანათლებლო მიზნებისთვის.

4.3. შემეცნებითი კომპიუტერული გრაფიკის ამოცანები

ნაშრომის წინასიტყვაობაში, 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 ამოცანაა იმ ადამიანური ცოდნის ვიზუალიზაცია, რომლის ტექსტური აღწერილობის პოვნა ჯერ კიდევ შეუძლებელია. მესამე არის გზების ძიება დაკვირვებული გამოსახულებები-სურათებიდან გადასვლისთვის გარკვეული ჰიპოთეზის ჩამოყალიბებამდე მექანიზმებისა და პროცესების შესახებ, რომლებიც იმალება დაკვირვებული სურათების დინამიკის მიღმა.

საინჟინრო ანალიზის, კომპიუტერით დამხმარე დიზაინის და პროცედურული ტიპის საგანმანათლებლო კომპიუტერული სისტემების შემქმნელებს საქმე აქვთ კოგნიტური გრაფიკის მეორე ამოცანებთან, რომლებიც აღწერილია აქ, როდესაც ცოდნა ტექნიკური ობიექტის შესახებ მიღებულია მრავალგანზომილებიანი მათემატიკური მოდელების კვლევის პროცესში. და ჩვეული სიმბოლურ-ციფრული სახით წარმოდგენილი ინფორმაციის დიდი მოცულობის გამო ადამიანის ანალიზისთვის მიუწვდომელი ხდება. მოდით განვიხილოთ მრავალი მეთოდი ტექნიკური ობიექტების ფიზიკური მახასიათებლების ველების ჩვენებისთვის და ალგორითმები მაღალი შემეცნებითი პოტენციალის მქონე შესაბამისი სურათების შესაქმნელად.

4.4. ვიზუალიზაციის ალგორითმების დაშვებები

ჩვენ ვივარაუდებთ, რომ სტანდარტული გრაფიკული ფუნქციების ნაკრები, რომელსაც პროგრამისტები იყენებენ საგანმანათლებლო აპლიკაციის პროგრამების შემუშავებისას, საშუალებას გაძლევთ მონიშნოთ წერტილი ეკრანზე, მიუთითოთ მისი კოორდინატები და ფერი, დახაზოთ სწორი ხაზის სეგმენტი, მიუთითოთ მისი ფერი და ბოლოების კოორდინატები. შეასრულოს გეომეტრიული კოორდინატების გარდაქმნები და საპროექციო გარდაქმნები.

ჩვენ ასევე ვივარაუდებთ, რომ ფიზიკური მახასიათებლების გამოსახული ველი წარმოდგენილია დისკრეტული მნიშვნელობებით სამკუთხა ან ოთხკუთხა ფორმის ელემენტების ბრტყელი ქსელის (PNE) კვანძებში. ამ ქსელს შეუძლია აჩვენოს მთელი ველი ან მისი ფრაგმენტი, მაგალითად, სამგანზომილებიანი ველის მონაკვეთი თვითმფრინავით. გაითვალისწინეთ, რომ პარამეტრების წარმოდგენის ეს ფორმა ბუნებრივია რიგი რიცხვითი ბადის მეთოდებისთვის, მაგალითად, სასრული ელემენტების მეთოდი ფართოდ გამოყენებული CAD-ში მოიცავს ბადის დაახლოებას.

ასე რომ, გამოყენებითი გრაფიკული პროგრამების შეყვანისას, რომლებიც ახორციელებენ ქვემოთ განხილულ ალგორითმებს, უნდა იყოს PSE-ს ტოპოლოგიური და გეომეტრიული აღწერა ქსელის კვანძებში ნაჩვენები მახასიათებლების მნიშვნელობებით. მოსახერხებელია ქსელის ტოპოლოგიის შენახვა მატრიცის სახით, რომლის თითოეულ მწკრივში მითითებულია PSE ელემენტის რაოდენობა და მის გარშემო არსებული კვანძების რაოდენობა. PSE-ის გეომეტრიული აღწერა არის მატრიცა, რომლის ხაზებში მითითებულია ქსელის კვანძების კოორდინატები.

ვიზუალიზაციის მეთოდიდან გამომდინარე, ჩვენ გამოვიყენებთ PSE ელემენტში ნაჩვენები პარამეტრების ორი ტიპის მიახლოებას: მუდმივი და ორხაზოვანი. შიგნით მუდმივი დაახლოებისთვის ოთხკუთხა ელემენტი PSE არის ნაჩვენები პარამეტრის მნიშვნელობა, სადაც არის პარამეტრების მნიშვნელობები PSE ელემენტის მიმდებარე ქსელის კვანძებში.

ორწრფივი მიახლოებისთვის შემოგვაქვს განზომილებიანი კოორდინატები და და დამხმარე კვადრატი (ნახ. 4.2). კოორდინატების და ნაჩვენები პარამეტრის შესაბამისი ტრანსფორმაცია ხორციელდება სასრულ ელემენტების მეთოდში ეგრეთ წოდებული ფორმის ფუნქციების მსგავსი ფორმულის მიხედვით:

(4.1)

ბრინჯი. 4.2. თვითნებური ოთხკუთხედის გარდაქმნა დამხმარე კვადრატად.

ალგორითმების დასარეგულირებლად სამკუთხა ფორმის ელემენტს განვიხილავთ, როგორც ოთხკუთხედის განსაკუთრებულ შემთხვევას ორი მიმდებარე კუთხით გაერთიანებული.

განვიხილოთ თანმიმდევრულად ფიზიკური მახასიათებლების ჩვენების 7 გზა: 4 გზა - სკალარული ველების ვიზუალიზაციისთვის და 3 გზა - ვექტორული მახასიათებლების ჩვენებისთვის, როგორიცაა ელექტრომაგნიტური ველის სიძლიერე ან მაგნიტური ინდუქცია, აეროჰიდროდინამიკაში ხაზები, ძალების განაწილება ან გამაძლიერებელი ნაკრები. მზიდ კონსტრუქციებში. განსახილველ მეთოდებს განვიხილავთ CADIS სისტემის ტრენაჟორებსა და ტრენინგ PPP-ებში ჩატარებული გრაფიკული დიალოგის ფრაგმენტებით.

4.5. მყარი ფერის სურათები

ამ ვიზუალიზაციის მეთოდის არსი ის არის შიდა რეგიონი PSE შეღებილია სხვადასხვა ფერები, რომელიც შეესაბამება ნაჩვენები პარამეტრის მნიშვნელობის გარკვეულ ინტერვალებს. ჩვეულებრივ გამოიყენება ფერის მასშტაბი, რომელშიც პარამეტრის მნიშვნელობის შემცირებისას ფერები იცვლება თბილიდან (წითელი და ყვითელი) ცივზე (ლურჯი და მეწამული). სურათი აგებულია PSE-ის ელემენტებზე. ელემენტის შეღებვის ალგორითმები ეფუძნება დამხმარე კვადრატის გასწვრივ სტრიქონში სკანირების იდეას, რომელიც შეესაბამება ეკრანის რასტრული ბადის ელემენტის ზომას და ამ ელემენტების შეღებვას, რომელსაც ეწოდება პიქსელები ან პელები, შესაბამისად. გამოხატვით (4.1), ან ღერძის გასწვრივ რასტერული სკანირებისა და ღერძის გასწვრივ ფერადი სეგმენტების აგების იდეაზე. მეორე ალგორითმში, სეგმენტის ფერი განისაზღვრება ინტერვალით, ხოლო სეგმენტის ბოლოების კოორდინატები გვხვდება (4.1) ფიქსირებული მნიშვნელობებისა და საზღვრებისთვის. წინასწარ დაყენებული ინტერვალები. ფერთა პალიტრის გადასვლა PSE ელემენტების საზღვრებში შეუფერხებლად ხდება, რადგან მიახლოებითი ფუნქცია (4.1) წრფივია PSE ოთხკუთხედების გვერდებზე, რაც უზრუნველყოფს ნაჩვენები პარამეტრის ზედაპირის უწყვეტობას.

მონოქრომული დისპლეებისთვის ტონალური გამოსახულების აგება შესაძლებელია ასეთი ალგორითმების გამოყენებით (ნახ. 4.3).

სურათი 4.3. მასალის ოპტიმალური განაწილების ტონალური სურათი დატვირთვის ქვეშ მყოფ ფირფიტაში.

4.6. თანაბარი დონის ხაზები

თანაბარი დონის ხაზების (LRU) მშენებლობა ხორციელდება PSE-ს ელემენტების მიხედვით. შემდეგი ორი ალგორითმი, ისევე როგორც დაჩრდილვის ალგორითმები, ეფუძნება დამხმარე კვადრატული ბადის გასწვრივ სკანირებას, რომლის ნაბიჯი შეესაბამება ჩვენების რასტერს. ერთ-ერთ ამ ალგორითმში, სკანირების ბადის ხაზებზე, ღერძის პარალელურად, გვხვდება წერტილები ნაჩვენები პარამეტრის დონეების მოცემული მნიშვნელობებით. ქულებით თანაბარი ღირებულებებიმიმდებარე სკანირების ხაზების პარამეტრები დაკავშირებულია სწორი ხაზების სეგმენტებით, თუ ამ წერტილებს შორის არ არის ორხაზოვანი ზედაპირის (4.1) „ღარი“ ან „ამაღლება“. აგებული სეგმენტები, რომლებიც სკანირების პროცესის დროს გრძელდებიან, ქმნიან LRU-ების ოჯახს FSE-ის თითოეულ ელემენტზე. სხვა ალგორითმში მითითებულია არა დონეების მნიშვნელობები, არამედ მნიშვნელობების ინტერვალები, რომლებიც ქმნიან მოცემული დონის "ზოლების" სერიას. LRU-ს მშენებლობა ხორციელდება ზოლების დაჩრდილვით. დისპლეის ეკრანზე LRU-ს სისქე დამოკიდებულია მითითებულ ინტერვალის სიგანეზე და ნაჩვენები ზედაპირის ცვლილების ბუნებაზე. ორივე ალგორითმში LRD შეერთება PSE ელემენტების საზღვრებთან ბუნებრივი გზით ხდება, ვინაიდან მიახლოებითი ფუნქცია (4.1) წრფივია PSE ოთხკუთხედების გვერდებზე (იხ. ნახ. 3.22).

4.7. ბიტმაპები

თითოეული PSE ელემენტის ველი ჩვენების ეკრანზე ივსება მანათობელი წერტილებით. წერტილების სიმკვრივე შეესაბამება ნაჩვენები პარამეტრის მნიშვნელობას. PSE მონაკვეთების შევსება მუდმივი სიმკვრივით (ეს შეიძლება იყოს მთელი ოთხკუთხედის ველი ან მისი ნაწილი) ხორციელდება სენსორის გამოყენებით. შემთხვევითი რიცხვები(DSCH). ასეთი შევსება არბილებს გამოტანილი ზედაპირის უწყვეტობას, თუნდაც პარამეტრის მუდმივი მიახლოებით ერთი PSE ელემენტის ფარგლებში (ნახ. 4.4). ბიტმაპის აგებამდე იპოვება მაქსიმალური მნიშვნელობა, რომელიც ენიჭება წერტილის შევსების სიმკვრივეს, რომელიც უდრის მყარი დაჩრდილვის სიმკვრივის 80-90%-ს. ამ ლიმიტის მიხედვით, PSE-ის თითოეულ ოთხკუთხედზე წერტილების შევსების სიმკვრივე კიდევ უფრო ნორმალიზდება. PSE ელემენტზე გამოსახულების აგებისას, დამხმარე კვადრატი წინასწარ იყოფა ღერძებით და მეოთხედებად, ვინაიდან სტანდარტული DFS მოქმედებს რიცხვებით ინტერვალში . ყოველ კვარტალში, წერტილის სიმკვრივე ითვლება მუდმივი. წერტილების კოორდინატები და განისაზღვრება DFS-ის გამოყენებით, გარდაიქმნება ფორმულით (4.1) კოორდინატებად და შემდეგ გარდაიქმნება ეკრანის კოორდინატულ სისტემაში. წერტილების ფერი განისაზღვრება მოცემული ფერის ინტერვალებით გამოსახულებით (4.1).

ბრინჯი. 4.4. მასალის ოპტიმალური განაწილების ბიტმაპი ფირფიტაზე დატვირთვის ქვეშ.

4.8. პოლიგონის ქსელები

სურათი ნაჩვენებია, როგორც ნაჩვენები პარამეტრის ზედაპირის ცენტრალური პროექცია. ზედაპირი მიახლოებულია სწორი გვერდების მქონე სამკუთხედებისა და ოთხკუთხედების ქსელით. ასეთ ქსელს პოლიგონური ეწოდება. უმარტივესი პოლიგონური ქსელის მიღება შესაძლებელია PSE-ის პარამეტრულ ზედაპირზე ჩვენებით (ნახ. 4.5). გამოსახულების სიცხადე დიდწილად დამოკიდებულია დამკვირვებლის პოზიციის არჩევანზე ცენტრალურ პროექციაში და უხილავი ზედაპირის არეების არსებობაზე ან არარსებობაზე. პოლიგონური ქსელების აგება მოცემული PSE-ის მიხედვით არ არის რთული და არ საჭიროებს დიდ გამოთვლით ხარჯებს. შესაბამისი ალგორითმი მცირდება კოორდინატების ჩვეულ გეომეტრიულ გარდაქმებამდე და საპროექციო გარდაქმნების კვანძოვანი წერტილების საბაზისო PSE და პარამეტრული ზედაპირი, რომლებიც შემდეგ დაკავშირებულია სწორი ხაზის სეგმენტებით. თუმცა, ხაზის ხილვადობის ანალიზი მნიშვნელოვნად ზრდის გამოთვლით ხარჯებს, ზოგჯერ სიდიდის ორი ან სამი რიგით.

4.9. სურათები, როგორც ცვლადი სიგრძის ორიენტირებული სეგმენტები

ეს მეთოდი გამოიყენება ვექტორული მახასიათებლების საჩვენებლად, მაგალითად, ძალის ნაკადები. მისთვის პარამეტრის მიახლოების მუდმივი კანონი გამოიყენება PSE ელემენტში. ორიენტირებული სეგმენტები ნაჩვენებია ელემენტების ცენტრებში, მათი სიგრძე არჩეულ შკალაში შეესაბამება პარამეტრების მნიშვნელობებს (ნახ. 4.6). გამოსახულების აგებამდე, სიცხადისთვის, გამოითვლება სეგმენტის მაქსიმალური სიგრძე, რომლის მიმართაც ხდება ყველა ელემენტის სეგმენტების შემდგომი ნორმალიზება. სურათი აგებულია PSE-ის ელემენტებზე. ოთხკუთხედის ცენტრში მოთავსებულია ადგილობრივი მართკუთხა კოორდინატთა სისტემა, რომლის ერთ-ერთი ღერძი ორიენტირებულია ნაჩვენები პარამეტრის მიმართულებით. გარდა ამისა, ლოკალური სისტემის კოორდინატებში, სეგმენტის ბოლო წერტილები განისაზღვრება ისე, რომ მისი შუა ემთხვევა ელემენტის ცენტრს, მიღებული კოორდინატები გარდაიქმნება საერთო სისტემაში და დახაზულია სწორი ხაზი, რომელიც აკავშირებს ბოლო წერტილებს. სეგმენტის.

ნახ 4.6. ძალების განაწილება ფირფიტაში, წარმოდგენილი ცვლადი სიგრძის ორიენტირებული სეგმენტების სახით.

4.10. სურათები, როგორც მუდმივი სიგრძის მოკლე ორიენტირებული სეგმენტები

გადაცემის ეს მეთოდი ასევე შექმნილია ვექტორული მახასიათებლების საჩვენებლად. თითოეული ელემენტის შემდეგ, PSE ივსება მუდმივი სიგრძის მოკლე ორიენტირებული სეგმენტებით DFS-ის გამოყენებით. სეგმენტების სიმკვრივე შეესაბამება ნაჩვენები პარამეტრის მნიშვნელობას (ნახ. 4.7). გამოსახულების აგებამდე, სიცხადისთვის, გამოითვლება სეგმენტების მაქსიმალური სიმკვრივე, რომლის მიმართაც ნორმალიზდება სეგმენტების სიმკვრივე PSE-ის ყველა ელემენტზე. PSE ოთხკუთხა ელემენტის ცენტრში მოთავსებულია მართკუთხა ლოკალური კოორდინატთა სისტემა, რომლის ერთ-ერთი ღერძი ორიენტირებულია ნაჩვენები პარამეტრის მიმართულებით. სეგმენტების შუა წერტილების კოორდინატები განისაზღვრება DFS-ის გამოყენებით, როგორც ეს ხდება წერტილის გამოსახულების აგებისას. მომავალში, თითოეული სეგმენტის მშენებლობა ხორციელდება ისევე, როგორც წინა ალგორითმში.

ნახ 4.7. ძალების განაწილება ფირფიტაში, წარმოდგენილია მუდმივი სიგრძის მოკლე ორიენტირებული სეგმენტების სახით.

4.11. ორიენტირებული გისოსებით გამოსახულებები

ამ ვიზუალიზაციის მეთოდისთვის, ისევე როგორც ორი წინა მეთოდისთვის, გამოიყენება FSE-ის ელემენტებზე მუდმივი დაახლოება. ელემენტის ველი ივსება გისოსებით ცალმხრივი ხაზების ერთი ან ორი ოჯახის სახით, რომელთა სიმკვრივე და ორიენტაცია შეესაბამება ნაჩვენები მახასიათებლების სიდიდესა და ორიენტაციას (ნახ. 4.8). ფერი გამოიყენება ოჯახის იდენტიფიცირებისთვის. გამოსახულება აგებულია იმავე ალგორითმული იდეების საფუძველზე, როგორც წინა ორ მეთოდში: განისაზღვრება გისოსის საბოლოო სიმკვრივე; თითოეულ ელემენტზე აგებულია მართკუთხა ლოკალური კოორდინატთა სისტემა; ელემენტების შიგნით შედგენილია სწორი ხაზების სეგმენტები, რომელთა ბოლოები განლაგებულია ელემენტების გვერდებზე.

ბრინჯი. 4.8. ძალების განაწილება ფირფიტაში, წარმოდგენილია ორიენტირებული გისოსებით.

4.12. გამოსახულების მართვა

გამოთვლების შედეგების ანალიზის პროცესში, აპლიკაციის პროგრამის მომხმარებელს უნდა შეეძლოს გამოსახულების მეთოდის არჩევა და მისი კორექტირება მაქსიმალური სიცხადის მისაღწევად. სურათის დაყენებისას შეგიძლიათ აირჩიოთ: ფერთა გამა (გამოყენებული ფერების რაოდენობა, ტიპი და თანმიმდევრობა); დონეების რაოდენობა LRU მშენებლობისთვის; დამკვირვებლის ხედვის პოზიცია და ცენტრალური პროექციის ტიპი მრავალკუთხა ქსელებისთვის; მოკლე ორიენტირებული სეგმენტების სიგრძე; კონტრასტის თანაფარდობა.

გამოსახულების კონტრასტი შეიძლება გამოყენებულ იქნას ნაჩვენები პარამეტრების განაწილების შაბლონების უფრო მკაფიოდ იდენტიფიცირებისთვის, ხოლო დიდ და მცირე მნიშვნელობებს შორის განსხვავება ხელოვნურად არის გადაჭარბებული. კონტრასტი ხორციელდება შემდეგი ურთიერთობის გამოყენებით: , სად, სად - ნაწილობრივი კრიტერიუმების რაოდენობა; - შეფასება კონკრეტული კრიტერიუმით; არის შეწონილი ფაქტორი, რომელიც ითვალისწინებს შესაბამისი კრიტერიუმის მნიშვნელობას, .
ნაწილობრივ კრიტერიუმად გამოყენებული იქნა 8 ინდიკატორი, რომელიც ახასიათებს განხილული მეთოდების შემდეგ ასპექტებს: მზიდი კონსტრუქციების დაპროექტების მიზნებისა და შინაარსის ადეკვატურობა; საგანმანათლებლო გამოყენებით პროგრამებში დანერგილი სწავლების მეთოდების ადეკვატურობა; ბუნებრიობა და ხელმისაწვდომობა ადამიანის აღქმისთვის; პარამეტრების განაწილების ხარისხობრივი ნიმუშების ანალიზის მოხერხებულობა; ესთეტიკური მიმზიდველობა; გამოსახულების კონსტრუქციის კონტროლის სიმარტივე; გამოსახულების ფორმირების სიჩქარე; ალგორითმული სიმარტივე.
კვლევა ჩატარდა დელფის მეთოდის საექსპერტო შეფასებების დახმარებით. ექსპერტებად ჩართულნი იყვნენ უნივერსიტეტის მასწავლებლები და ინჟინრები, საგანმანათლებლო და სამრეწველო CAD მზიდი კონსტრუქციების შემქმნელები და მომხმარებლები. კვლევის შედეგები აჩვენებს, რომ მზიდი კონსტრუქციების ინტერაქტიული დიზაინის დროს მიზანშეწონილია გამოვიყენოთ წერტილოვანი გამოსახულება სკალარული მახასიათებლების, ხოლო ორიენტირებული ბადეების გამოყენება ვექტორული ველების გამოსატანად (ნახ. 4.9). კვლევის შედეგები და მეთოდოლოგია უფრო დეტალურად არის აღწერილი ნაშრომში.

ნახ 4.9. კვლევების შედეგები სხვადასხვა გამოსახულების მეთოდების ეფექტურობაზე:
a - სკალარული გამოსახულებები; ბ - ვექტორული გამოსახულებები.