Strana 1
Kognitívna počítačová grafika aktivuje figuratívne, intuitívne myslenie človeka a tým prispieva k vzniku nových myšlienok a hypotéz, stimuluje vznik nových poznatkov. V mnohých prípadoch rozširuje a spresňuje stanovené úlohy a prispieva k identifikácii úloh, ktoré sa majú riešiť, a navrhovaných systémov. Zvažujú sa požiadavky na vytvorené systémy a podsystémy kognitívnej počítačovej grafiky, problematika ich tvorby, využitie v inteligentných systémoch a interakcia s prirodzenou ľudskou inteligenciou. Vývoj systémov s počítačovou grafikou a ich čoraz väčšie využitie vo vedeckom výskume sa neskôr pretransformovalo do smeru kognitívnej počítačovej grafiky. Systémy s kognitív počítačová grafika umožňujú výskumníkom vidieť hlboké vzory a výrazne zlepšujú dizajnové myslenie vývojových inžinierov. Naliehavým problémom pri vývoji grafického rozhrania, ktoré kvalitatívne zlepšuje komunikáciu medzi človekom a počítačom, je intelektualizácia takéhoto rozhrania na základe nových kognitívnych metód. Uvažuje sa o rôznych možných problematických oblastiach aplikácie systémov a rozhraní s kognitívnou počítačovou grafikou, ako aj o množstve špecifických systémov a podsystémov vybavených funkciami kognitívnej počítačovej grafiky. Dotýka sa problematiky praktickej implementácie inteligentných nástrojov na navrhovanie systémov využívajúcich kognitívnu počítačovú grafiku. Uvádzame príklady takýchto nástrojov.
Kognitívna počítačová grafika, vytvárajúca grafické obrazy štruktúr a vlastností abstraktných predmetov, aktivuje figuratívne, intuitívne (pravá hemisféra) myslenie človeka, a tak v dôsledku práce mozgu aktivuje ľavú hemisféru, abstraktné myslenie a tým prispieva k vzniku nových myšlienok a hypotéz, podnecuje vznik nových poznatkov. V mnohých prípadoch rozširuje a spresňuje stanovené úlohy a prispieva k identifikácii úloh, ktoré sa majú riešiť, a navrhovaných systémov. Prakticky žiadne symbolické, verbálne znalosti ľavej hemisféry o nejakom objekte (jave, situácii) nie sú schopné poskytnúť také mimoriadne jasné a jasné vnímanie a predstavu tohto objektu (javu, situácie), aké môže poskytnúť vizuálne vnímanie a myslenie pravou hemisférou.
Kognitívna počítačová grafika v mnohých prípadoch prispieva k objasneniu, identifikácii riešených úloh a navrhovaných komplexných systémov.
Rozhrania s kognitívnou počítačovou grafikou sa čoraz častejšie používajú v procesoch učenia a v procesoch kontroly vedomostí. Efektívnosť aplikácie takejto technológie ovplyvňovania ľudskej mysle je zároveň založená na rôznorodosti prístupov k prezentácii informácií a využívaniu rôznych foriem prezentácie informácií a je predurčená zahrnutím do výučby a kontrolné procesy rôzne teláľudské vnímanie informácií. Výcvikový komplex kozmonautov popísaný v [9] využíva grafické nástroje na vytváranie 3D modelov a 3D svetov. Tieto nástroje umožňujú realizovať efektívny tréning a kontrolu vedomostí študentov, ktoré sú v podstate prostriedkom kognitívnej počítačovej grafiky.
Zenkin, 1991] Zenkin A.A. Kognitívna počítačová grafika.
Na navrhovanie systémov, ktoré využívajú kognitívnu počítačovú grafiku, je potrebné mať inteligentné nástroje, ktoré implementujú najdôležitejšie základné funkcie. Je žiaduci súbor nástrojov, ktorý umožňuje budovať systémy, ktoré sú invariantné pre rôzne oblasti ich použitia a majú dostatočnú mobilitu z hľadiska ich použitia v rôznych perspektívnych operačných a výpočtových prostrediach. Takáto knižnica nástrojov by mala vytvárať a zobrazovať trojrozmerné grafické objekty so zameraním na moderné softvérové prostredia, viazať ľubovoľné informácie na grafické objekty, poskytovať možnosť využívať grafické materiály nahromadené pri práci s inými grafické systémy a tiež poskytujú množstvo potrebných služieb. Takáto knižnica je veľmi perspektívna pre použitie v rôznych nových technológiách inteligentného rozhrania s kognitívnou počítačovou grafikou.
Vývoj systémov s počítačovou grafikou a ich čoraz väčšie využitie vo vedeckom výskume a vzdelávaní sa ďalej pretransformoval smerom ku kognitívnej počítačovej grafike, ktorej istú ilustráciu prináša tento príspevok. Kognitívne počítačové grafické systémy umožňujú výskumníkom vidieť hlboké vzory a výrazne zlepšujú dizajnové myslenie vývojových inžinierov. Naliehavým problémom pri vývoji grafického rozhrania, ktoré kvalitatívne zlepšuje komunikáciu medzi človekom a počítačom, je intelektualizácia takéhoto rozhrania na základe nových kognitívnych metód.
Grafické rozhranie nielen vizualizuje obrázky konkrétnej oblasti, ale tiež napĺňa grafické obrázky určitým obsahom novej kvality, najmä rozhraním, ktoré využíva kognitívnu počítačovú grafiku. Preto naliehavý problém GUI je jeho intelektualizácia založená na nových kognitívnych metódach – s cieľom zlepšiť efektivitu ľudského rozhodovania. Kognitívna počítačová grafika, rozhrania implementované na báze kognitívnej grafiky sú nevyhnutné v rôzne systémy na základe vedomostí. Sú potrebné pri riešení úloh súvisiacich s grafmi, s trojrozmerným zobrazením terénu a zložitých technických produktov a štruktúr, ľudského tela, s výstavbou všetkých druhov povrchov. Rozhrania s kognitívnou počítačovou grafikou možno využiť v rôznych problémových oblastiach: medicína, štatistika, stavebníctvo, architektúra, matematika, fyzika, mikroelektronika atď. Tieto rozhrania možno efektívne využiť na rôzne kognitívne účely.
Moderné systémy s kognitívnou počítačovou grafikou tak spravidla v prvom rade prispievajú k vytváraniu zásadne nových poznatkov v skúmanej oblasti, ktoré môžu byť bez kognitívnej počítačovej grafiky jednoducho nedostupné pre prirodzený ľudský intelekt.
Moderné systémy s kognitívnou počítačovou grafikou teda intelektualizujú informačné technológie, spravidla prispievajú k vytváraniu zásadne nových vedomostí v študijnej oblasti a niekedy sú jednoducho nedostupné pre prirodzený intelekt človeka bez kognitívnej počítačovej grafiky. Systémy s kognitívnou počítačovou grafikou môžu v budúcnosti slúžiť ako jedinečný nástroj na štúdium vzorcov a procesov obrazného, intuitívneho ľudského myslenia s cieľom identifikovať zákonitosti fungovania pravej hemisféry. ľudský mozog a jeho interakcia s ľavou hemisférou, ktorá zabezpečuje racionálno-logické myslenie.
Ak sa v inteligentnom systéme s bázou znalostí, orientovanom napríklad na určitú oblasť vedeckého výskumu a vývoja, používa subsystém počítačovej grafiky, v ktorom je kľúčovým bodom komunikácia užívateľa s vizuálne obrazy objekty študovaného predmetu a vzťahy medzi nimi, potom je takýto grafický subsystém v podstate subsystémom kognitívnej počítačovej grafiky.
Dá sa povedať, že formovanie a vývoj systémov s počítačovou grafikou a ich čoraz rozšírenejšie využitie vo vedeckom výskume sa neskôr pretransformovalo do smeru kognitívnej počítačovej grafiky. Napríklad systémy s kognitívnou počítačovou grafikou umožňujú matematikom vidieť a pochopiť hlboké číselné teoretické vzorce. Pre výskumných inžinierov a vývojárov zložitých technických projektov tieto systémy premieňajú koncipované a navrhnuté produkty a objekty na viditeľnú realitu, čo vám umožňuje starostlivo študovať množstvo technických a fyzikálnych jemností navrhnutých častí a komponentov objektu aj na geometrickom modeli. . Nová technológia a tým výrazne vylepšuje dizajnové myslenie dizajnéra. Tieto systémy umožňujú rozšíriť a sprehľadniť stanovené úlohy a prispieť k identifikácii vytvorených objektov, produktov a systémov.
Analýza scény
Spracovanie a analýza obrazu
Obrazová počítačová grafika
Smery počítačovej grafiky
V súčasnom ustálenom stave je zvykom rozdeliť počítačovú grafiku do nasledujúcich oblastí:
- vizuálna počítačová grafika,
- spracovanie a analýza obrazu,
- analýza scény (percepčná počítačová grafika),
- počítačová grafika pre vedecké abstrakcie (kognitívna počítačová grafika – grafika, ktorá prispieva k poznaniu).
Objekty: syntetizované obrázky.
- budovanie modelu objektu a generovanie obrazu,
- transformácia modelu a obrazu,
- identifikáciu objektu a získanie požadovaných informácií.
Objekty: Diskrétne, číselné znázornenie fotografií.
- zlepšenie kvality obrazu,
- vyhodnotenie obrazu - určenie tvaru, umiestnenia, veľkosti a iných parametrov požadovaných predmetov,
- rozpoznávanie obrazu - výber a klasifikácia vlastností objektov (spracovanie leteckých snímok, zadávanie výkresov, navigačné, detekčné a navádzacie systémy).
Takže spracovanie a analýza obrazu sú založené na reprezentácii obrazu, metódach spracovania a analýzy plus, samozrejme, na vizuálnej počítačovej grafike, aspoň na prezentáciu výsledkov.
Predmet: výskum abstraktných modelov grafických objektov a vzťahov medzi nimi. Objekty môžu byť buď syntetizované alebo zvýraznené na fotografiách.
Prvým krokom analýzy scény je zvýraznenie charakteristické znaky, ktoré tvoria grafický objekt (objekty).
Príklady: strojové videnie (roboty), analýza röntgenových snímok s izoláciou a sledovaním objektu záujmu, akým je napríklad srdce.
Analýza scény (percepčná počítačová grafika) je teda založená na vizuálnej grafike + analýze obrazu + špecializovaných nástrojoch.
Iba vznikajúci nový smer, ktorý ešte nie je jasne definovaný.
Ide o počítačovú grafiku pre vedecké abstrakcie, ktorá prispieva k zrodu nových vedeckých poznatkov. Základ – výkonné počítače a vysokovýkonné vizualizačné nástroje.
Všeobecná postupnosť poznania spočíva v prípadne cyklickom postupe od hypotézy k modelu (predmetu, javu) a rozhodnutiu, ktorého výsledkom je poznanie. Model všeobecnej postupnosti vedomostí je znázornený na obrázku 2.1.
Obrázok 2.1 - Postupnosť procesu poznávania
Ľudské poznanie využíva dva hlavné mechanizmy myslenia, z ktorých každý je priradený polovici mozgu:
- vedomý, logicko-verbálny, manipuluje s abstraktnými postupnosťami symbolov (objektov) + sémantika symbolov + pragmatické reprezentácie spojené so symbolmi. Vek tohto mechanizmu spojeného s prítomnosťou reči je až 100 tisíc rokov:
- nevedomý, intuitívny, obrazný, pracuje so zmyslovými obrazmi a predstavami o nich. Vek tohto mechanizmu je časom existencie sveta zvierat na Zemi.
Počítače mali spočiatku nízky výkon procesorov a nástrojov počítačovej grafiky, t.j. v podstate mali možnosť pracovať len so symbolmi (nejaká zjednodušená obdoba logického myslenia).
S príchodom superpočítačov s kapacitou miliarda a viac operácií za sekundu a grafických superstaníc s kapacitou až stoviek miliónov operácií za sekundu bolo možné pomerne efektívne manipulovať s obrázkami (obrázkami).
Je dôležité si uvedomiť, že mozog nielenže vie pracovať s dvomi spôsobmi prezentácie informácií a s obrázkami pracuje inak a efektívnejšie ako počítač, ale vie aj tieto dva spôsoby korelovať a urobiť (nejakým spôsobom) prechody z jednej reprezentácie do druhej.
V tejto súvislosti je hlavným problémom a úlohou kognitívnej počítačovej grafiky vytvorenie takých modelov reprezentácie znalostí, v ktorých by sa dali jednotne reprezentovať objekty charakteristické pre logické (symbolické, algebraické) myslenie, ako aj objekty charakteristické pre figuratívne myslenie.
Iné kritických úloh:
- vizualizácia tých vedomostí, pre ktoré neexistujú (zatiaľ?) symbolické popisy,
- hľadať spôsoby, ako prejsť od obrazu k formulácii hypotézy o mechanizmoch a procesoch reprezentovaných týmito (dynamickými) obrazmi na obrazovke.
Vznik kognitívnej počítačovej grafiky je signálom prechodu z éry extenzívneho rozvoja prirodzenej inteligencie do éry intenzívneho rozvoja, charakterizovaného hlboko prenikajúcou informatizáciou, vedúcou k technológii poznávania človek-stroj, ktorej dôležitým bodom je priame, cieľavedomé, aktivizujúce pôsobenie na podvedomé intuitívne mechanizmy obrazného myslenia.
Jedným z najjasnejších a prvých príkladov aplikácie kognitívnej počítačovej grafiky je práca C. Straussa „Neočakávané použitie počítačov v čistej matematike“ (TIEER, zv. 62, N 4, 1974, s. 96 - 99). Ukazuje, ako sa „n-rozmerná“ doska založená na grafickom termináli používa na analýzu zložitých algebraických kriviek. Pomocou vstupných zariadení môže matematik ľahko získať geometrické obrázky výsledky riadenej zmeny parametrov skúmanej závislosti. Môže tiež ľahko spravovať aktuálne hodnoty parametrov, „čím si prehĺbi svoje chápanie úlohy variácií v týchto parametroch“. V dôsledku toho „bolo získaných niekoľko nových teorémov a smerov daľší výskum».
Už dnes môžeme so všetkou istotou konštatovať, že sa nám pred očami rodí zásadne nová ľudsko-strojová realita, ktorá vytvára predpoklady pre intenzívnu technológiu poznávania. Hovoríme o nových smeroch v oblasti interakcie človek-stroj a umelej inteligencie – systémoch kognitívnej grafiky a virtuálnej reality.
Psychológovia dokázali toto prepojenie mentálna kapacitačlovek len s najvyššou verbálno-logickou úrovňou mentálna reflexia realita je nezákonná. K tejto reflexii patrí aj zmyslovo-percepčná a obrazná rovina a im zodpovedajúce schopnosti, ktoré sa prejavujú v procesoch pociťovania, vnímania, obraznej pamäti a predstavivosti, preto je potrebné vytvárať prostriedky na rozvoj takýchto schopností. Dodnes je úroveň rozvoja výpočtovej techniky taká vysoká, že umožnila začať s vývojom nástrojov pre budovanie systémov, ktoré fungujú nielen na symbolicko-logickej, ale aj zmyslovo-percepčnej a obraznej úrovni. A vedúcu úlohu tu majú naznačené dva nové smery vo vývoji modernej výpočtovej vedy.
Pojmom kognitívna grafika sa prvýkrát zaoberal ruský vedec A.A. Zenkin vo svojej práci o štúdiu vlastností rôznych pojmov z teórie čísel. Pomocou vizuálnych obrazov abstraktných numerických pojmov dosiahol výsledky, ktoré predtým nebolo možné dosiahnuť. Smer práce na kognitívnej grafike sa rýchlo rozvíja a teraz existuje veľa podobných systémov v rôznych oblastiach: v medicíne na podporu rozhodovania o riadení komplexu technologických systémov, v systémoch založených na prirodzený jazyk.
Treba poznamenať dve funkcie kognitívnych grafických systémov: názornú a kognitívnu. Ak prvá funkcia poskytuje čisto ilustratívne možnosti, ako je vytváranie diagramov, histogramov, grafov, plánov a diagramov, rôznych obrázkov odrážajúcich funkčné závislosti, potom druhá umožňuje človeku aktívne využívať svoju prirodzenú schopnosť myslieť v zložitých priestorových obrazoch.
Termín „virtuálna realita“ zaviedol bývalý počítačový hacker Jaron Lenier, ktorý v roku 1984 založil spoločnosť HP Research Corp. v meste Foster v Kalifornii. Ide o prvú spoločnosť, ktorá vytvorila systémy VR. Od začiatku 90. rokov sa konajú konferencie o nástrojoch na simuláciu virtuálnej reality a konštrukcii systémov, ktoré umožňujú človeku konať v prostredí, ktoré môže byť kvalitatívne odlišné od podmienok reality, v ktorej žije.
Existujú dve vlastnosti, ktoré umožňujú rozlíšiť program, ktorý vytvára „virtuálny svet“ (VR systém). tradičné systémy počítačová grafika.
1. Okrem jednoduchého prenosu vizuálnych informácií tieto programy súčasne ovplyvňujú niekoľko ďalších zmyslov, vrátane sluchu a dokonca aj hmatu.
2. Systémy VR interagujú s ľuďmi a v najpokročilejších z nich sa používateľ môže napríklad dotknúť objektu, ktorý existuje iba v pamäti počítača, a to tak, že si nasadí rukavicu naplnenú senzormi. V mnohých systémoch môžete použiť joystick alebo myš – potom môžete s objektom zobrazeným na obrazovke niečo robiť (povedzme, otočte ho, posuňte ho alebo sa naň pozrite zozadu).
Vývoj systémov založených na modeli virtuálnej reality nás núti riešiť množstvo problémov, ktoré sú typické pre multimediálne technológie a kognitívne grafické technológie. Tento príspevok sa zaoberá problémami spojenými s vývojom grafických nástrojov na generovanie obrazových zobrazení dynamických scén reprezentujúcich rôzne reality, vrátane imaginárnych.
Zamyslime sa nad problémom konštrukcie systému virtuálnej reality pre výučbu fyzikálnych zákonov statiky, kinematiky a dynamiky na základe paradigmy „imaginárneho sveta“. Budeme uvažovať o nasledujúcom dynamickom svete: trojrozmerný uzavretý priestor, množina predmetov v ňom, aktér v tomto priestore (tiež je učiaci sa, nazvime ho Herec). Úlohou herca je porozumieť zákonitostiam, ktoré sú vlastné svetu, v ktorom sa nachádza a koná, pričom vykonáva určité fyzické akcie s objektmi v čase a priestore.
Vyzdvihnime hlavné typy pojmov, s ktorými sa Herec stretne. Sú to predmety, vzťahy, pohyby a fyzické činy. Dajme si za úlohu vytvoriť imaginárny svet, ktorý odráža tieto kategórie; zároveň budú stavy takejto imaginárnej reality popísané formou textov v bežnom prirodzenom jazyku. Dôležitým modulom takéhoto VR systému je podsystém, ktorý z textu buduje dynamicky sa meniaci grafický obraz. Na vyriešenie tohto problému sa používa autormi vyvinutý systém TEKRIS. Nasledujúce sú všeobecný popis Systémy TEKRIS a grafické nástroje na budovanie takýchto systémov.
Schéma štruktúry systému TEKRIS
Systém TEKRIS je súbor softvérových nástrojov, ktoré umožňujú zostaviť dynamicky sa meniaci grafický obraz popisovanej situácie pomocou textu v prirodzenom jazyku. Ako obmedzenia kladené na počiatočný popis je potrebné poznamenať nasledovné: 1) popis počiatočnej statickej scény musí byť prítomný v texte; 2) všetky následné zmeny na scéne sú výsledkom akcií vykonaných nejakým subjektom (človek, robot). Typický príklad Takýto popis by mohol znieť takto:
V miestnosti je stôl. Na stole je lampa. Vedľa stola je stolička. Za stolom, neďaleko naľavo, je knižnica. Napravo od kresla je pohovka. Ivan stojí vedľa skrine. Ivan išiel k stolu. Vzal som lampu. Dal som to na skriňu.
Bloková schéma systému je znázornená na obrázku 1. V tejto schéme sú softvérové komponenty znázornené ako obdĺžniky a zdrojové a pomocné súbory sú znázornené ako ovály.
Opis dynamickej situácie v prirodzenom jazyku je privádzaný do vstupu lingvistického procesora. Pomocou slovnej zásoby predmetného sveta konvertuje text do internej rámcovej reprezentácie, ktorá je potom odovzdaná riešiteľovi a plánovaču.
Riešiteľ pomocou bloku kvalitatívneho fyzikálneho uvažovania a logický blok, buduje opis trajektórie vývoja situácie vo forme časového sledu scén, odrážajúcich dynamiku vývoja situácie danú textom.
Plánovač vytvorí grafický obraz každej scény z danej sekvencie, pričom na tento účel vypočíta rozmery a súradnice všetkých objektov, ktoré scénu tvoria, a tiež vytvorí trajektórie pohybu objektov potrebné na zobrazenie a toto všetko odovzdá vstup vizualizéra.
Vizualizér postupne s určitým oneskorením reprodukuje vygenerované obrázky na obrazovke. Napríklad pre vyššie uvedený textový popis sa vygeneruje úvodná scéna znázornená na obrázku 2.
Tak ako je lingvistický procesor prepojený s predmetnou oblasťou cez slovník pojmov, tak je vizualizér prepojený s tou istou oblasťou cez základňu grafických objektov.
Databáza grafických objektov je súborom trojrozmerných popisov objektov a predmetov, ktoré sa nachádzajú v analyzovaných scénach. Na vytvorenie základu pre konkrétnu aplikáciu sa používa dodatočný program nazývaný knihovník grafických objektov.
Ryža. 2. Úvodná scéna Základ grafického objektu
Databázu grafických objektov tvorí súbor popisov objektov a predmetov spojených s posudzovanou tematickou oblasťou. Každý databázový objekt pozostáva z názvu (alebo typu) jedinečného pre túto databázu (napríklad „stolička“, „stôl“, „pohovka“ atď.) a popisu zloženia a relatívnej polohy komponentov, ktoré ho tvoria. hore.
Základným prvkom, z ktorého sú postavené všetky grafické objekty, je pravouhlý rovnobežnosten (pozri obr. 3). Na zostavenie zložitých objektov možno ako komponenty použiť aj iné predtým definované objekty. Napríklad, ak chcete postaviť taký zložitý objekt, ako je „Ivan“, môžete najskôr definovať nasledujúce jednoduchšie objekty: „hlava“, „paža“, „noha“ a potom postaviť „Ivan“ z už existujúcich „tehál“.
Obrázok 3 zobrazuje objekt „tabuľka“, ktorý pozostáva z piatich základných prvkov. Pre každý objekt je definovaný pravouhlý rovnobežnosten, do ktorého môže byť vpísaný (na obrázku označený bodkovanou čiarou) a základný uhol, v ktorom sa nachádza počiatok objektu.
Okrem toho je pre každý objekt definovaný súbor farieb, ktorými sú jeho súčasti namaľované pri zobrazení na obrazovke počítača:
počet farieb
Na určenie jednej farby sú uvedené tri trojice čísel, pričom typ výplne určuje poradie, v ktorom sa zmiešajú základné farby:
typ výplne i
typ výplne 2
typ výplne
Pri vykresľovaní sa používajú štyri typy tieňovania s plnou základnou alebo kombinovanou farbou, ako je znázornené na obrázku 4.
Tri sady čísel vám umožňujú nastaviť tri rôzne odtiene farieb pre rôzne farbenie
zložka l
Každý komponent objektu je určený svojou polohou (súradnicami vzhľadom k základnému uhlu), rozmermi a farbou plôch.
Komponent, ktorý je základným prvkom, je opísaný takto:
2) súradnice základného uhla v systéme
súradnice objektu;
3) uhly rotácie okolo osí systému
súradnice objektu, kým sa nezhoduje so súradnicovými osami prvku;
4) rozmery prvkov (dx, dy, dz);
5) číslo farby.
Komponent, ktorý je zase objektom, je definovaný nasledovne: 1) typ(=1);
2) názov objektu;
3) súradnice základného uhla;
4) uhly natočenia;
5) rozmery;
6) číslo farby.
Keď je objekt vykreslený, všetky jeho komponenty sú zoradené v závislosti od vzdialenosti k projekčnej ploche (obrazovke). Najskôr sa kreslia najvzdialenejšie komponenty, potom najbližšie, čo umožňuje zatvoriť neviditeľné časti najvzdialenejších komponentov od pozorovateľa.
Plochy kvádra sú tiež usporiadané v poradí priblíženia sa k projekčnej ploche. Pre každý vrchol tváre sú 3D súradnice preložené zo súradnicového systému scény do 2D súradníc obrazovky pomocou nižšie uvedených vzorcov (pozri obr. 5). Potom sa určí smer normálového vektora a vyberie sa vhodný typ tieňovania tváre, po ktorom sa na obrazovke nakreslí štvoruholník zodpovedajúci tvári. Keďže prvky najbližšie k pozorovateľovi sú zobrazené ako posledné, zakryjú neviditeľné okraje.
|
|
Ryža. 5. Projekcia objektu do vizualizačnej roviny
Súradnice bodu patriaceho k prvku v súradnicovom systéme objektu (x, y, z) sa vypočítajú pomocou nasledujúcich vzorcov:
kde (x\ y", z1) sú súradnice bodu v systéme prvkov;
(xq, уо", zq) - súradnice základného uhla, tij - smerové kosínusy, t.j. cos uhol medzi osami / a j objektového systému.
Na výpočet smerových kosínusov sa používa nasledujúci vzorec:
sina-sinp-cozy+cosa-sinp-cosa-sinp-cosy+sina-sinp
Sina-sinp-siny+cosa-cosy cosa-sinp-siny+sina-cosy
Sina cosp cosa cosp
Matica M špecifikuje sekvenčnú rotáciu okolo osi x na oc, y na p, z na y. Súradnice priemetu bodu na plochu obrazovky sa vypočítajú podobným spôsobom.
Knihovník grafiky
Knihovník grafických objektov je program určený na vytváranie množiny objektov a predmetov, ktoré možno nájsť v analyzovaných textoch. Tento program umožňuje vytvoriť novú databázu objektov, načítať existujúcu databázu, uložiť databázu do súboru, pridať nový objekt do databázy, upraviť a odstrániť objekt.
Ryža. 6. Pracovná obrazovka knihovníka grafických objektov
časti, ako aj hodnoty parametrov aktuálneho (upravovaného) komponentu.
Zvyšok priestoru na obrazovke zaberajú tri ortogonálne projekcie objektu a jeho izometrické premietanie a je možné meniť uhol pohľadu na objekt nastavením uhlov natočenia okolo súradnicových osí.
Hlavné menu programu obsahuje nasledujúce položky:
Základ - vytvorenie novej databázy objektov, uloženie a načítanie starej databázy.
Druh - zmena izometrický pohľad(rotácia objektu).
Objekty – zobrazenie zoznamu všetkých objektov v databáze s možnosťou navigácie na vybraný objekt.
Komponent - nastavenie hodnôt parametrov pre komponent objektu (pozícia, rozmery, farba).
Farby – nastavenie množiny farieb pre objekt.
Izba - budovanie a prezeranie miestnosti z existujúcich objektov (nerealizované v posudzovanej verzii).
Exit - Ukončenie programu.
Tlačidlá pod hlavnou ponukou vykonávajú nasledujúce funkcie:
Pracovná obrazovka programu je znázornená na obr. 6. V hornej časti obrazovky je hlavná ponuka, v dolnej časti - sada základných farieb (16 farieb) a štyri typy tieňovania. V ľavom hornom (za menu) rohu obrazovky je päť tlačidiel na vytvorenie a úpravu objektu. Priamo pod nimi je názov objektu, zoznam jeho zloženia
Pridajte do objektu nový základný alebo zložený komponent
Zmeňte veľkosť (rozmery) komponentu
Zmeňte umiestnenie komponentu
Otočiť komponent
Odstrániť komponent
Keď sa vytvorí nový objekt, vytvorí sa kváder s predvolenými rozmermi. Rozmery komponentov objektu sú nastavené ako celé čísla v rozsahu od 1 do 400, takže pri vytváraní základne objektu je potrebné určiť mierku tak, aby zobrazované (nie skutočné) rozmery objektu spadali do tohto intervalu. .
Ak chcete zmeniť veľkosť komponentu, kliknite na tlačidlo "Veľkosť". Potom sa program prepne do režimu zmeny rozmerov, čo sa robí posunutím pravého dolného rohu obdĺžnika zodpovedajúceho komponentu v jednom z troch ortogonálne projekcie. Pohyb sa vykonáva pomocou manipulátora „myš“ so stlačeným ľavým tlačidlom.
Komponent sa pohybuje rovnakým spôsobom, keď je stlačené tlačidlo "Presunúť". Ak chcete komponent otočiť, kliknite na tlačidlo "Otočiť". Pridanie nového komponentu sa vykoná stlačením tlačidla "Nový". Pri vykonávaní akejkoľvek operácie s komponentom sa automaticky prepočítajú rozmery objektu a súradnice všetkých jeho komponentov.
V prípade potreby je možné pomocou tlačidla "Del" vymazať komponent objektu, čím dôjde aj k prepočítaniu súradníc a rozmerov. Okrem polohy a veľkosti každý komponent objektu definuje tri odtiene farieb pre jeho tváre. Výber jedného alebo druhého odtieňa závisí od polohy roviny tváre (jej normálnej) v priestore. Ak je komponentom objekt, dedia sa farby podobjektu s možnosťou ich nahradenia farbami upravovaného objektu.
Ak chcete nastaviť farby pre objekt alebo definovať farbu pre komponent, zvoľte "Farby" z hlavnej ponuky. Na obrazovke sa objaví okno (obr. 7).
V ľavej časti tohto okna je zoznam farieb objektu, v pravej časti je vzor tieňovania pre tri možné prípady, v spodnej časti sú štyri tlačidlá.
Ak chcete nastaviť tieňovanie, musíte vybrať tvár (A, B alebo C) a v spodnej časti obrazovky typ tieňovania, hlavné (ľavé tlačidlo myši) a doplnkové (pravé tlačidlo) farby. Keď kliknete na tlačidlo "Uložiť", zvolená farba sa priradí komponentu. Tlačidlá "Pridať" a "Odstrániť" vám umožňujú pridávať a odstraňovať prvky zoznamu farieb.
Ak nie je k dispozícii žiadny manipulátor "myš", môžete na nastavenie hodnôt parametrov komponentov použiť položku hlavného menu "Komponent". V tomto prípade sa na obrazovke objaví okno zobrazené na obrázku 8. V hornej časti tohto okna je zadaný názov komponentu (na obrázku „ľavá rukoväť“ kresla), ktorý je možné v prípade potreby zmeniť .
V ľavej polovici okna sa nastavujú hodnoty parametrov komponentov, v pravej - sada tlačidiel na triedenie komponentov, pridávanie a odstraňovanie, nastavenie farby a ukladanie alebo odmietnutie uloženia zmien.
Pomocou tohto okna, iba pomocou kláves, môžete plne opísať objekt. Ak chcete nastaviť hodnotu parametra, prejdite na požadovaný riadok pomocou kurzorových tlačidiel ("Hore", "Dole") a vytlačte novú hodnotu. Všimnite si, že na obrázku 8 sú uvedené rozmery v šedej farbe, t.j. sú neprístupné na zmenu, pretože rameno stoličky je zase objekt a dedí jeho rozmery. 
Keď dokončíte úpravu jedného objektu, môžete prejsť k vytvoreniu alebo úprave ďalšieho. Pred ukončením programu by mala byť databáza objektov uložená do súboru pre ďalšie použitie v programe na vizualizáciu trojrozmerných scén.
Vizualizácia 3D scén
Vizualizačný program môže pracovať v dvoch režimoch. Hlavný režim je, keď plánovač zostaví aktuálnu 3D scénu a odovzdá ju rendereru na kreslenie. V inom režime činnosti plánovač vygeneruje sekvenciu scén pre analyzovaný text a zapíše ho do súboru, ktorý neskôr použije vizualizér. V tomto prípade renderer funguje ako demonštrátor generovaných sekvencií.
Na vstup programu sú privádzané dva súbory - základňa grafických objektov a sekvencia scén - v tejto forme:
Jedna scéna je oddelená od druhej pomocou špeciálneho príkazu PAUSE (pauza medzi scénami).
Každá scéna je opísaná ako postupnosť príkazov:
Tím 1
Tým t
Príkazy sa delia na príkazy popisu objektu a ovládacie príkazy. Príkaz description obsahuje nasledujúce polia:
Jedinečný názov použitého objektu
v neskorších scénach;
Typ objektu (názov v databáze);
Súradnice ľavej zadnej nižšie
uhol v súradnicovom systéme miestnosti;
Uhly rotácie okolo súradnicových osí
Úprava veľkosti (L - veľká, M -
stredná, S - malá);
Farba (od 0 do 8). Ak farba = 0, potom objekt
zobrazené vo farbe použitej v databáze. Inak: 1 - čierna, 2 - modrá 8 - biela.
Medzi súborom objektov popisujúcich počiatočnú scénu musí byť objekt typu „scéna“ (miestnosť). Tento objekt je zabudovaný (nie je dostupný v databáze grafických objektov). Nastavuje rozmery miestnosti, ako aj polohu pozorovateľa. Zakaždým nastavením nových uhlov rotácie môžete zmeniť polohu pozorovateľa, aby ste videli predtým nevidené objekty. Napríklad obrázok 9 zobrazuje druhú scénu textu diskutovaného na začiatku článku z iného uhla.
Ryža. 9. Druhá scéna z iného uhla
Nasledujúce ovládacie príkazy sa používajú na vytvorenie sekvencie scén:
PAUSE - pauza medzi scénami;
MOVE - presun objektu na nový
pozícia;" TRACE - ukazujú trajektóriu pohybu objektu;
DEL - odstránenie objektu zo scény
(používa sa na vizualizáciu konceptu „vziať“).
Na záver možno poznamenať, že vyvinuté grafické nástroje sú zamerané na použitie v inteligentných CAD systémoch, robotoch, tréningových systémoch, budovaní počítačových hier, "v systémoch virtuálnej reality. Systémové softvérové nástroje umožňujú reprezentovať dáta vyjadrené v textovej a grafickej podobe formuje a manipuluje s nimi.
Ďalším krokom vo vývoji týchto nástrojov je vývoj systému, ktorý vám umožní manipulovať nie v rámci jednej scény, ale v nejakej ich kombinácii, čo vám umožní vytvárať komplexnejšie svety.
Pri zvažovaní problémov konštrukcie metód a nástrojov na vytváranie systémov novej generácie v oblasti interakcie človek-stroj (in široký zmysel tohto slova) Chcel by som ešte raz zdôrazniť výnimočnú úlohu figuratívnych, neverbálnych reprezentácií v rôznych tvorivých a intelektuálnych procesoch, vrátane učenia sa, objavovania nových vedomostí, riadenia zložitých predmetov atď. ľudská schopnosť. A tu, samozrejme, dôležitá úloha patrí medzi počítačové systémy s novými technológiami na podporu týchto schopností, najmä na báze kognitívnej grafiky a systémov virtuálnej reality.
Bibliografia
5. Zenkin A. A. Kognitívna počítačová grafika // M.: Nauka, 1991.-S. 187.
7. Rakcheeva T.A. Kognitívna reprezentácia rytmickej štruktúry EKG // Softvérové produkty a systémy. - 1992. -L6 2.- S. 38-47.
4. Eremeev A.P., Korotkoe O.V., Popov A.V. Vizuálny ovládač pre systémy na podporu rozhodovania // Proceedings / Sh Conf. na umela inteligencia. Tver.-1992. T. 1.- S. 142-145.
2. Bakharev I.A., Leder V.E., Matekin M.P. Displej grafických nástrojov Smart Day
komplexná dynamika technologický postup// Softvérové produkty a systémy. -1992. - č. 2.- S. 34-37.
8. V.Bajdoun, LXitvintseva. SJvfalitov a kol. Tekris: Inteligentný systém pre animáciu textu // Proc. of East-West Conf. o čl. Intel. EWAIC93. 7. - 9. september, Moskva, Rusko. 1993.
3. Hamilton J., SmithA., McWilliams G. a kol. Virtuálna realita// Pracovný týždeň. - 1993. - č.1.
6. Litvinceva L.V. Koncepčný model vizualizačného systému pre trojrozmerné dynamické scény // Softvérové produkty a systémy. č. 2,1992.
1. Baidun V.V., Bunin A.I., Bunina O.Yu. Analýza textových popisov dynamických priestorových scén v systéme TEKRIS // Softvérové produkty a systémy. -1992. -Číslo 3. - S. 42-48.
OBSAH
Úvod………………………………………………………………………………...2
- Kognitívna počítačová grafika……………………………………….3
Pojem kognitívnej počítačovej grafiky………………………….5
Ilustratívne a kognitívne funkcie CG………………………....6
Úlohy a požiadavky kognitívneho CG………………………………………....8
Ilustračné a kognitívne funkcie multimédií…………….10
Zoznam použitej literatúry………………………………………...14
ÚVOD
Rozvoj elektronických multimediálnych nástrojov otvára zásadne nové didaktické možnosti pre oblasť vzdelávania. Systémy interaktívnej grafiky a animácií teda umožňujú kontrolovať ich obsah, tvar, veľkosť, farbu a ďalšie parametre v procese analýzy obrazu s cieľom dosiahnuť čo najväčšiu viditeľnosť. Tieto a množstvo ďalších možností vývojári elektronických vzdelávacích technológií stále zle chápu, čo neumožňuje naplno využiť vzdelávací potenciál multimédií. Faktom je, že používanie multimédií v e-learningu nielen zvyšuje rýchlosť prenosu informácií študentom a zvyšuje úroveň ich pochopenia, ale prispieva aj k rozvoju takých dôležitých vlastností pre odborníka v akomkoľvek odvetví, ako je intuícia, profesionál „flair“, nápadité myslenie.
Vplyv interaktívnej počítačovej grafiky na intuitívne, imaginatívne myslenie viedol k vzniku nového smeru v problémoch umelej inteligencie – kognitívnej (t. j. kognitívnej podpory) počítačovej grafiky.
Cieľom práce je zvážiť problematiku systémovej organizácie softvérových nástrojov na implementáciu kognitívnych albumov v sieťovom prostredí, ako aj koncepcie kognitívnej počítačovej grafiky.
1. Kognitívna počítačová grafika
Ľudské poznanie využíva akoby dva mechanizmy myslenia. Jednou z nich je schopnosť pracovať s abstraktnými znakovými reťazcami, s ktorými sú spojené niektoré sémantické a pragmatické reprezentácie. Ide o schopnosť pracovať s textami v najširšom zmysle slova. Takéto myslenie by sa dalo nazvať symbolické alebo algebraické. Ďalšou je schopnosť pracovať so zmyslovými obrazmi a predstavami o týchto obrazoch. Takéto obrazy sú oveľa špecifickejšie a integrovanejšie ako symbolické reprezentácie. Sú však aj oveľa „vágnejšie“, „menej logické“ než to, čo sa skrýva za prvkami, s ktorými operuje algebraické myslenie. Bez nich by sme však vo svojej mysli nemohli odrážať svet okolo nás v plnosti, ktorá je pre nás charakteristická. Schopnosť pracovať so zmyslovými obrazmi (a predovšetkým s vizuálnymi obrazmi) určuje to, čo by sa dalo nazvať geometrickým myslením. jeden
Mnoho odborníkov z oblasti psychológie myslenia je presvedčených, že ide o prítomnosť dvoch spôsobov prezentácie informácií (vo forme sledu symbolov a vo forme obrázkov-obrazov), schopnosť s nimi pracovať a korelovať oboje. spôsoby reprezentácie navzájom, ktoré poskytujú samotný fenomén ľudského myslenia.
Existuje potreba vzniku špeciálnych nástrojov na prácu s vizuálnymi reprezentáciami a spôsobov prechodu od nich k textovým reprezentáciám a spätnému prechodu. Tak bola stanovená hlavná úloha, z ktorej sa teraz vynára nová problémová oblasť – kognitívna grafika.
Kognitívna grafika sa líši od počítačovej grafiky tým, že jej hlavnou úlohou je vytvárať také modely reprezentácie znalostí (kognitívne modely), v ktorých by bolo možné reprezentovať objekty charakteristické pre algebraické myslenie, ako aj obrazy-obrazy, s ktorými geometrické myslenie pracuje jednotnými prostriedkami. Tieto kombinované kognitívne štruktúry sú hlavnými objektmi kognitívnej grafiky.
Čoraz významnejšiu úlohu začína zohrávať využívanie schopností ICG v základnom vedeckom výskume. Zároveň sa kladie dôraz na ilustratívnu funkciu ICG, charakteristickú pre počiatočné štádium, t.j. zostrojovanie napríklad typických dia- a histogramov, všemožných dvojrozmerných grafov, plánov a diagramov, grafov rôznych funkčných závislostí a pod., sa čoraz viac posúva k aktívnemu využívaniu tých ICG schopností, ktoré umožňujú „maximálne využitie vo vedeckom výskumu človek schopnosť myslieť v zložitých priestorových vzorcoch.
Kognitívna funkcia obrazov sa vo vede využívala ešte pred príchodom počítačov. Obrazové znázornenia spojené s pojmami graf, strom, sieť atď. pomohli dokázať mnohé nové teorémy, Eulerove kruhy umožnili vizualizovať abstraktný vzťah Aristotelovej sylogistiky, Vennove diagramy vytvorili vizuálne postupy na analýzu funkcií algebry logiky. 2
Systematické používanie kognitívnej grafiky v počítačoch ako súčasti systémov človek-stroj sľubuje veľa. Aj veľmi nesmelé pokusy v tomto smere, známe ako multimediálne technológie, ktoré dnes priťahujú veľkú pozornosť odborníkov (najmä tých, ktorí sa podieľajú na tvorbe inteligentných vzdelávacích systémov), sú prísľubom takýchto štúdií.
2. Pojem kognitívna počítačová grafika
"Je lepšie raz vidieť, ako stokrát počuť ..." - hovorí ľudová múdrosť. Z tohto pohľadu sú celé dejiny vedy presvedčivou ilustráciou večnej túžby človeka rozširovať evolučné limity svojho videnia okolitého sveta. Človek vynašiel ďalekohľad, aby priblížil a lepšie videl tajomstvá hviezdnych svetov skrytých pred priamym pozorovaním, vytvoril mikroskop na videnie, skúmanie najmenších objektov mikrosveta... Röntgen a spektroskopia umožnili človeku vidieť vnútornú štruktúru hmoty, tomografia otvorila človeku pohľad vnútorný svetživé organizmy, termovízia mu umožnila priamo vidieť teplo, rádiovízor - rádiové vlny ... atď., atď ... - Vidieť, zvážiť, rozlišovať ..., - ale nielen preto, že ľudským okom mozog prijíma viac ako 90 percent informácií o okolitom svete: vízia nie je len kanál, prijímač alebo konvertor vizuálnych informácií, ale zjavne jeden z najdôležitejších prvkov samotnej technológie figuratívnej, intuitívnej, kreatívnej , t.j. a to vytváranie nových vedomostí, myslenie.
Je dobre známe, že úspešná kresba môže nielen presvedčivo ilustrovať podstatu, zmysel zložitého teoretického problému: takáto kresba niekedy umožňuje – a nie tak zriedka – vidieť nové, neočakávané stránky zdanlivo známeho problému, a to , VIDIEŤ novú úvahu, myšlienku, nápad . Inými slovami, grafika plní nielen obvyklú, tradičnú ILUSTRAČNÚ funkciu, ale aj inú, nemenej dôležitú, KOGNITÍVNU, čiže kognitívnu, funkciu. A moderné informačné technológie otvárajú zásadne nové možnosti využitia práve takejto kognitívnej počítačovej grafiky (CCG) v oblasti predovšetkým abstraktného teoretického výskumu. základná veda(FN).
QCG je akýmsi univerzálnym analógom ďalekohľadu, mikroskopu, röntgenového spektrometra, tomografu, termokamery atď. s tým podstatným rozdielom, že ide o prvé fyzikálne zariadenie v dejinách vedy, ktoré umožňuje vidieť predmety nefyzického, neviditeľného sveta vedeckých abstrakcií. Ak vezmeme do úvahy, že takéto abstrakcie zahŕňajú aj mnohé zákonitosti, ktoré určujú správanie objektov a systémov reálneho sveta, tak problém CCG vizualizácie abstraktných entít presahuje čisto akademický záujem.
3. Ilustratívne a kognitívne funkcie CG
V súčasnosti je počítačová grafika jednou z najrýchlejšie sa rozvíjajúcich nových oblastí informačných technológií. Vo vedeckom výskume, vrátane základného výskumu, sa teda dôraz na ilustratívnu funkciu CG, ktorá je charakteristická pre počiatočné štádium, čoraz viac presúva smerom k využívaniu tých možností CG, ktoré umožňujú aktivovať schopnosť človeka myslieť v zložitých priestorových obrazoch. . V tomto smere sa začínajú zreteľne rozlišovať dve funkcie CG: názorná a kognitívna. 3
Ilustračná funkcia CG nám umožňuje zhmotniť vo viac-menej adekvátnom vizuálnom prevedení len to, čo je už známe, t.j. už existuje buď vo svete okolo nás, alebo ako myšlienka v hlave výskumníka. Kognitívna funkcia CG spočíva v používaní niektorých grafický obrázok dostať nový, t.j. vedomosti, ktoré ešte neexistujú ani v hlave špecialistu, alebo aspoň prispievajú k intelektuálnemu procesu získavania týchto vedomostí.
Ilustračné funkcie CG sa implementujú vo vzdelávacích systémoch deklaratívneho typu pri odovzdávaní artikulovanej časti vedomostí študentom, prezentovaných vo forme vopred pripravených informácií s grafickými, animačnými a video ilustráciami.
Kognitívna funkcia CG sa prejavuje v systémoch procedurálneho typu, kedy žiaci „nadobúdajú“ poznatky z výskumu na matematických modeloch študovaných objektov, a keďže tento proces formovania vedomostí je založený na intuitívnom mechanizme myslenia pravým mozgom, toto poznanie samo o sebe má do značnej miery osobný charakter. Každý človek tvorí techniky podvedomej duševnej činnosti po svojom. Moderná psychologická veda nemá striktne podložené metódy na formovanie tvorivého potenciálu človeka, aj keď je profesionálny. Jedným zo známych heuristických prístupov k rozvoju intuitívneho profesionálne orientovaného myslenia je riešenie výskumných problémov. Použitie vzdelávacích počítačových systémov procedurálneho typu umožňuje výrazne zintenzívniť tento proces, eliminovať z neho rutinné operácie a umožňuje vykonávať rôzne experimenty na matematických modeloch.
Úlohu CG vo výskume vzdelávania nemožno preceňovať. Práve grafické zobrazenia priebehu a výsledkov experimentov na matematických modeloch umožňujú každému študentovi vytvoriť si vlastný obraz o skúmanom objekte alebo jave v celej jeho celistvosti a rozmanitosti súvislostí. Je tiež nepochybné, že počítačové obrazy plnia v prvom rade kognitívnu, nie ilustratívnu funkciu, keďže v procese edukačnej práce s počítačovými systémami procedurálneho typu tvoria študenti čisto osobnú, t.j. neexistujúce v tejto podobe pre nikoho, zložky poznania.
Samozrejme, rozdiely medzi názornými a kognitívnymi funkciami počítačovej grafiky sú skôr ľubovoľné. Pomerne často môže obyčajná grafická ilustrácia podnietiť niektorých študentov k novej myšlienke, umožniť im vidieť niektoré prvky vedomostí, ktoré učiteľ-vývojár vzdelávacieho počítačového systému deklaratívneho typu „neinvestoval“. Ilustračná funkcia počítačového obrazu sa tak mení na kognitívnu funkciu. Na druhej strane, kognitívna funkcia počítačového obrazu sa pri prvých experimentoch so vzdelávacími systémami procedurálneho typu v ďalších experimentoch môže zmeniť na ilustračnú funkciu pre už „objavenú“, a teda už nie novú vlastnosť objektu. v štúdiu.
Napriek tomu zásadné rozdiely v logických a intuitívnych mechanizmoch ľudského myslenia, vyplývajúce z týchto rozdielov vo formách reprezentácie znalostí a metódach ich rozvoja, robia metodologicky užitočným rozlišovať medzi názornými a kognitívnymi funkciami počítačovej grafiky a umožňujú jasnejšie formulovanie didaktických úloh grafických obrazov pri vývoji počítačových vzdelávacích systémov.
4. Úlohy a požiadavky kognitívnej CG
Známy odborník v oblasti umelej inteligencie D. A. Pospelov sformuloval tri hlavné úlohy kognitívnej počítačovej grafiky. Prvou úlohou je vytvoriť také modely reprezentácie vedomostí, v ktorých by bolo možné reprezentovať objekty charakteristické pre logické myslenie a obrazy-obrazy, s ktorými figuratívne myslenie operuje jednotnými prostriedkami. Druhou úlohou je vizualizácia tých ľudských vedomostí, ku ktorým zatiaľ nie je možné nájsť textové popisy. Tretím je hľadanie spôsobov, ako prejsť od pozorovaných obrazov-obrazov k formulovaniu nejakej hypotézy o mechanizmoch a procesoch, ktoré sa skrývajú za dynamikou pozorovaných obrazov. štyri
Tieto tri úlohy kognitívneho CG z hľadiska informačných technológií vzdelávania by mala byť doplnená o štvrtú úlohu, ktorou je vytváranie podmienok pre rozvoj profesijne orientovanej intuície a tvorivých schopností u študentov.
Pri vývoji počítačových systémov pre inžiniersku analýzu, dizajn a školenie zvyčajne vychádzajú z prvých dvoch úloh kognitívnej grafiky, keď sa poznatky o technickom objekte získané v priebehu výskumu na viacrozmerných matematických modeloch a prezentované v bežnej symbolicko-digitálnej forme stávajú neprístupné pre ľudskú analýzu kvôli veľkému množstvu informácií.
Jasné pochopenie tretej a štvrtej úlohy kognitívnej grafiky nám umožňuje formulovať dodatočné požiadavky ako na samotné grafické obrazy, tak aj na príslušný softvér a metodickú podporu. Medzi ne patrí: primeranosť predmetov alebo procesov, ktoré sa študujú, použité inžinierske metódy a vyučovacie metódy; prirodzenosť a dostupnosť pre vnímanie nedostatočne vyškolenými alebo dokonca nepripravenými používateľmi; pohodlie pri analýze kvalitatívnych vzorcov rozloženia parametrov; estetická príťažlivosť, rýchlosť tvorby obrazu.
Študenti by si tiež mali vedieť vybrať typ obrázka. Faktom je, že tie isté informácie môžu byť zobrazené v grafickej podobe rôznymi spôsobmi. Napríklad v mechanike deformovaného pevného telesa asi desať rôzne druhy snímky. Výsledky špeciálnych štúdií týchto typov grafického zobrazenia informácií ukazujú, že každý človek na základe svojho individuálneho, osobného vnímania hodnotí efektívnosť určitého typu obrazu vlastným spôsobom a hodnotenia rôznych ľudí sa môžu výrazne líšiť. . Vzdelávacie počítačové systémy by preto mali disponovať súborom rôznych spôsobov grafického zobrazenia informácií, aby si každý študent mohol vybrať typ obrázka, ktorý je pre neho najvhodnejší, prípadne použiť rôzne grafické obrázky na analýzu výsledkov strojových výpočtov. Žiakom je potrebné poskytnúť možnosť ovládať obraz – meniť jeho veľkosť, farebný rozsah, polohu pohľadu pozorovateľa, počet a polohu svetelných zdrojov, mieru kontrastu zobrazovaných hodnôt a pod. Všetky tieto vlastnosti grafického rozhrania umožňujú študentom nielen vybrať si vhodné formy grafických obrázkov, ale tiež zavádzajú herné a výskumné prvky do vzdelávacej práce, prirodzene podnecujú študentov k hlbokej a komplexnej analýze vlastností predmetov a procesov, ktoré študujú. .
5. Ilustračné a kognitívne funkcie multimédií
Interpretáciou vyššie uvedených rozdielov medzi mechanizmami myslenia ľavej a pravej hemisféry vo vzťahu ku kognitívnej aktivite študentov môžeme konštatovať, že logické myslenie vyčleňuje len niektoré z najdôležitejších prvkov vedomostí a vytvára z nich jednoznačnú predstavu o skúmané objekty a procesy, pričom podvedomie poskytuje holistické vnímanie sveta v celej jeho rozmanitosti.
Na základe tohto rozdielu možno rozlíšiť dve funkcie multimédií – názornú a kognitívnu.
Vzorová funkcia poskytuje podporu pre logické myslenie. V tomto prípade multimediálny objekt posilňuje, ilustruje nejakú jasne vyjadrenú myšlienku, vlastnosť skúmaného objektu alebo procesu, t.j. čo už sformuloval napríklad učiteľ-vývojár.
Kognitívna funkcia je získať niečo nové pomocou nejakého multimediálneho objektu, t.j. vedomosti, ktoré ešte neexistujú ani v hlave špecialistu, alebo aspoň prispievajú k intelektuálnemu procesu získavania týchto vedomostí.
Ilustračná funkcia multimédií je implementovaná vo vzdelávacích systémoch deklaratívneho typu pri odovzdávaní artikulovanej časti vedomostí žiakom, prezentovaných vo forme vopred pripravených informácií s grafickými, animovanými, audio a video ilustráciami. Kognitívna funkcia multimédií atď.
Zvažujú sa balíčky a nástroje, ktoré implementujú myšlienky kognitívnych vied. Uvádza sa ich klasifikácia a aplikačné vlastnosti.
Uvádza sa prehľad domáceho a zahraničného vývoja v oblasti kognitívnych vied. Robí sa analýza vyhliadok takýchto diel.
1 Úvod do kognitívnej informatiky
S rozvojom našej spoločnosti narastá tok informácií, ktoré je potrebné spracovať, ako lavína. A zložitosť jeho analýzy sa zodpovedajúcim spôsobom zvyšuje. Objem týchto úloh presahuje možnosti ľudská myseľ. Ani určité strojové spracovanie nie vždy umožňuje vytiahnuť z toku informácií nové alebo želané poznatky. Preto je potrebná kvalitatívne odlišná úroveň jeho spracovania, ktorá zahŕňa využitie metód a prostriedkov kognitívnej počítačovej grafiky či modelovania.
Hlavnou úlohou kognitívnych metód je automatizácia časti funkcií kognitívnych procesov. Preto je možné tieto technológie uplatniť vo všetkých oblastiach, v ktorých sú samotné znalosti žiadané.
Všeobecným cieľom počítačových kognitívnych vied je vytváranie kvalitatívne nových poznatkov prekonávaním bariér vnímania, poznania a porozumenia spojených s prezentáciou informácií v bežnej alfanumerickej forme. Napríklad zrod zásadne nových vedeckých myšlienok často nemožno zredukovať na proces dedukcie, formálne logického záveru hypotéz a teórií.
1.1 Základné pojmy
Vo všeobecnosti sa kognitívne počítačové modelovanie (CCM) vzťahuje na modelovanie mentálnych, kognitívnych procesov. Avšak vzhľadom na skutočnosť, že nedávne časy Kognitívne modelovanie je široko používané v ťažko formalizovateľných problémoch rozhodovania a riadenia, oveľa častejšie možno nájsť nasledujúcu definíciu.
CCM je metóda analýzy, ktorá určuje silu a smer vplyvu faktorov na prenos riadiaceho objektu do cieľového stavu, berúc do úvahy podobnosti a rozdiely vo vplyve rôznych faktorov na riadiaci objekt. Základom takýchto kognitívnych modelov býva klasická kognitívna mapa.
Klasická kognitívna mapa je orientovaný graf, v ktorom je privilegovaným vrcholom nejaký budúci (zvyčajne cieľový) stav riadiaceho objektu, zvyšné vrcholy zodpovedajú faktorom, oblúky spájajúce faktory s vrcholom stavu majú hrúbku a znamienko zodpovedajúce silu a smer vplyvu tohto faktora na prechod riadiaceho objektu do daný stav, a oblúky spájajúce faktory ukazujú podobnosť a rozdiel vo vplyve týchto faktorov na objekt riadenia.
B uvádza podobnú definíciu a poukazuje na to, že graf príčin a následkov je zjednodušeným subjektívnym modelom funkčnej organizácie pozorovaného systému a je „surovým“ materiálom pre ďalší výskum a transformáciu – kognitívne modelovanie. Obrázky 1.1 - 1.2 poskytujú príklady kognitívnych máp.
Obrázok 1.1 - Príklad kognitívnej mapy nejakej ekonomickej situácie, vypracovanej v systéme kognitívneho modelovania "CANVA"
Obrázok 1.2 - Príklad kognitívnej mapy vyvinutej v systéme kognitívneho modelovania „iThink“
Najvšeobecnejšia definícia kognitívneho počítačového modelovania je uvedená v , kde sa chápe ako syntéza tradičného počítačového modelovania a kognitívnej počítačovej grafiky.
Koncept kognitívnych megamáp je predstavený ako špeciálny druh klasických kognitívnych máp. Zohľadňuje sa tu aj ich klasifikácia a príklady.
Pod kognitívnou počítačovou grafikou (CCG) rozumieme vytváranie takých modelov reprezentácie znalostí, v ktorých by bolo možné reprezentovať tak objekty charakteristické pre verbálno-logickú, symbolickú rovinu myslenia, ako aj obrazy-obrazy charakteristické pre nesymbolické myslenie. . CCG priamo súvisí s procesom vedeckej tvorivosti.
1.2 Úlohy kognitívnej počítačovej grafiky
V súčasnosti je počítačová grafika jednou z najrýchlejšie sa rozvíjajúcich oblastí nových informačných technológií. Vo vedeckom výskume, vrátane základného výskumu, sa teda dôraz na ilustratívnu funkciu CG, ktorá je charakteristická pre počiatočné štádium, čoraz viac presúva smerom k využívaniu tých schopností CG, ktoré umožňujú aktivovať schopnosť človeka myslieť v komplexné priestorové obrazy. V tomto smere sa začínajú zreteľne rozlišovať dve funkcie CG: názorná a kognitívna.
Ilustračná funkcia CG nám umožňuje zhmotniť vo viac-menej adekvátnom vizuálnom prevedení len to, čo je už známe, t.j. už existuje buď vo svete okolo nás, alebo ako myšlienka v hlave výskumníka. Kognitívna funkcia CG je získať novú pomocou určitého grafického obrazu, t.j. vedomosti, ktoré ešte neexistujú ani v hlave špecialistu, alebo aspoň prispievajú k intelektuálnemu procesu získavania týchto vedomostí.
Ilustračné funkcie CG sú implementované v systémoch deklaratívneho typu pri prenose artikulovanej časti vedomostí používateľom, prezentovaných vo forme vopred pripravených informácií s grafickou animáciou a video ilustráciami.
Kognitívna funkcia CG sa prejavuje v systémoch procedurálneho typu, keď používatelia „získavajú“ poznatky prostredníctvom výskumu, a to tak na matematických modeloch skúmaných objektov, ako aj v procese analýzy operačných aktivít rozhodovacích orgánov o rôzne druhy objekty kontroly a riadenia. Je zrejmé, že keďže tento proces formovania vedomostí je založený na intuitívnom pravo-hemisférickom mechanizme myslenia, toto poznanie samotné má do značnej miery expertný charakter.
1.3 Úlohy kognitívneho počítačového modelovania
Kognitívny prístup v modelovaní je zameraný na aktiváciu intelektuálnych procesov subjektu a pomáha mu fixovať jeho reprezentáciu problémovej situácie vo forme formálneho modelu. Ako už bolo spomenuté, ako model sa zvyčajne používa kognitívna mapa situácie.
Technológia kognitívnej analýzy a modelovania umožňuje systematicky charakterizovať a zdôvodňovať súčasný stav a na kvalitatívnej úrovni navrhovať spôsoby riešenia problému v tejto situácii s prihliadnutím na faktory prostredia.
Použitie kognitívnej analýzy a modelovania otvára nové možnosti prognózovania a riadenia v rôznych oblastiach:
- v ekonomická sféra to vám umožňuje vyvinúť a zdôvodniť stratégiu v krátkom čase ekonomický vývoj podnik, banka, kraj alebo aj celý štát s prihliadnutím na vplyv zmien v vonkajšie prostredie;
- v oblasti financií a akciového trhu - zohľadňovať očakávania účastníkov trhu;
– vo vojenskej oblasti a v oblasti informačnej bezpečnosti – bojovať proti strategickým informačným zbraniam, vopred rozpoznať konfliktné štruktúry a vypracovať primerané opatrenia
2 Klasifikácia úloh kognitívnej počítačovej grafiky a modelovania
Samotné koncepty kognitívnej grafiky a kognitívneho modelovania sú výrazne odlišné. V súlade s tým sa tiež líši vývoj, ktorý sa uskutočňuje v týchto oblastiach. Tieto dve oblasti informatiky však nemožno posudzovať oddelene. Oni sú v blízky vzťah a skúmať problémy, ktoré sa navzájom dopĺňajú.
V kognitívnom modelovaní aj v kognitívnej grafike existujú 3 hlavné oblasti úloh, ktoré je potrebné vyriešiť, uvedené v tabuľke 1.
Tabuľka 2.1 Klasifikácia úloh KKM a KKG
| KKM | KKG | |
| 1 | úloha je verbalizovateľná, ale neriešiteľná alebo ťažko riešiteľná bez použitia niektorých netradičných metód, napríklad expertných systémov | vytvorenie takých modelov reprezentácie znalostí, v ktorých by bolo možné reprezentovať objekty charakteristické pre logické myslenie a obrazové obrazy, s ktorými figuratívne myslenie operuje jednotnými prostriedkami. |
| 2 | modelovanie kognitívnych procesov spojených s porozumením a spracovaním textových a grafických informácií, t.j. vývoj systémov ako „Text – kreslenie“ a „Kresba – text“ | vizualizácia tých ľudských vedomostí, ku ktorým zatiaľ nie je možné nájsť textové popisy |
| 3 | systémy vnímania a hodnotenia“ - v mnohom podobné bodu 1, avšak tu nie je kritická ani tak zložitosť úlohy, ale množstvo prvotných informácií a čas na rozhodnutie. | hľadať spôsoby, ako prejsť od pozorovaných obrazov-obrazov k formulácii nejakej hypotézy o tých mechanizmoch a procesoch, ktoré sú skryté za dynamikou pozorovaných obrazov |
V súčasnosti dostupné výskumné, vývojové a softvérové produkty však v skutočnosti nerozlišujú medzi úlohami v CCM a CCG, ale riešia ich spoločne v rámci jednej z troch oblastí.
2.1 Zvýšenie poznania zobrazenej dynamiky procesu
Veľmi často sa vyskytuje problém kritickosti reakčného času operátora na zmenu určitých parametrov v riadiacich systémoch v reálnom čase. Operátor musí v prípade abnormálnej situácie rozhodnúť o správnosti správania príslušných podsystémov. Neadekvátne alebo nesprávne rozhodnutia môžu viesť k významným materiálnym stratám.
Aby sa skrátil čas potrebný na vnímanie tej či onej informácie, keď je prezentovaná, má zmysel obrátiť sa ani nie na málo výkonný „mechanizmus“ logiky, ale na silnejšie – intuitívne asociatívne myslenie.
AT tento prípad Kognitívny prístup berie do úvahy, že informácie prezentované vo forme zmeny tvaru, farby postavy, skreslenia jej proporcií sú vnímané oveľa rýchlejšie ako tie isté informácie v textovej forme.
2.2 Modelovanie kognitívnych procesov pre ďalšiu analýzu
Účelom kognitívneho modelovania je generovať a testovať hypotézy o funkčnej štruktúre pozorovanej situácie, kým sa nezíska funkčná štruktúra, ktorá dokáže vysvetliť správanie pozorovanej situácie.
Hlavnými požiadavkami na počítačové systémy kognitívneho modelovania sú otvorenosť voči všetkým možné zmeny mnohé faktory situácie, vzťahy príčina-následok, získavanie a vysvetľovanie kvalitatívnych prognóz vývoja situácie (riešenie priameho problému „Čo sa stane, ak...“), získavanie rád a odporúčaní na zvládanie situácie (riešenie inverzný problém „Čo je potrebné...“).
Úzke miesto existujúce systémy kognitívne modelovanie situácií je nekonzistentnosť ich používateľského rozhrania a algoritmov spracovania psychologické črty subjektívne meranie hodnôt a sily vzájomného vplyvu faktorov sledovanej situácie. Táto nejednotnosť vedie k chybám a mylným predstavám odborníka pri určovaní sily vzájomného ovplyvňovania faktorov, ktoré sú zahrnuté v kognitívnom modeli situácie. Vypracovanie stratégie správania pre subjekt na základe kognitívneho modelu s bludmi prirodzene vedie k stratégiám s bludmi.
2.3 Vysokokvalitná vizualizácia dát
Po mnoho tisícročí bola reč, text a statické obrazy hlavnými nositeľmi intelektuálneho ľudského poznania. Ale všetky tieto nosiče môžu iba opísať dynamiku procesu, ale nie ju reprodukovať. Postupom času sa ľudské poznanie prehlbuje a stáva sa oveľa komplexnejším, preto sú na jeho sprostredkovanie potrebné prostriedky, ktoré dokážu zobraziť dynamiku a nie ju opísať. Jedným z prvých takýchto médií je obraz videa, ktorý však nedokáže zobraziť dynamiku väčšiny procesov. V budúcnosti sa na riešenie tohto problému začalo používať počítačové modelovanie.
Nestačí však len odovzdávať vedomosti. Je potrebné ho podať takou formou, aby bola prístupná pochopeniu poznávajúceho. V tom je rozdiel medzi KM a KKM a problém výberu kategórií reprezentácie vedomostí Faktom je, že od detstva je človek naučený myslieť v kategóriách reálny svet ktorých sa môže dotýkať, vidieť atď. Ale čo staršie dieťa, tým abstraktnejšie kategórie a metódy manipulácie s nimi sa musí naučiť.
Okrem toho tok informácií neustále rastie a mení sa. Na univerzitách je učenie sa naspamäť nekonečnú hromadu diagramov, grafov a odsekov textu, ktorý je ťažko čitateľný a ťažko pochopiteľný. Každý deň si treba do pamäti zaznamenať sto abstraktných predmetov a vzťahy medzi nimi. A mnohé z pojmov, ktoré opisujú dynamiku procesu, je často ťažké vyjadriť aj na niekoľkých schematických nákresoch.
V kognitívnych modeloch by sa teda malo voliť také znázornenie vedeckých konceptov, ktoré by prispelo k naštartovaniu mechanizmov myslenia a povzbudilo študenta, aby si niektoré poznatky nezapamätal, ale aby si ich uvedomoval.
Potreba brať do úvahy črty intelektuálneho vnímania informácií sa spomína aj v. Ako príklad sú uvedené metódy na zobrazenie polí fyzikálnych charakteristík technických objektov a algoritmy na vytváranie zodpovedajúcich obrazov s vysokým kognitívnym potenciálom. Takže rozdelenie síl dosky si nemožno predstaviť bez simulácie. Ale výber modelu prezentácie závisí od jednotlivca.
Obrázok 2.1 - Rozloženie síl v doske (dve možnosti).
3 Klasifikácia softvérových produktov pomocou myšlienok kognitívneho počítačového modelovania a grafiky.
3.1 Podpora kognitívneho rozhrania
Zvýšenie poznania interakčných rozhraní človek-stroj rieši vyššie uvedený problém kritickosti reakčného času operátora.
Ak sa napríklad na operátorskej konzole ovládajúcej komplexnú technológiu v reálnom čase zobrazujú informácie z niekoľkých tisíc senzorov diskrétneho a spojitého typu, na ich zobrazenie sa používa množstvo videoobrazov (mimické diagramy, tabuľky atď.). Operátor musí pochopiť všetky tieto informácie a v prípade abnormálnej situácie prijať rozhodnutie o náprave správania príslušných podsystémov. Neadekvátne alebo nesprávne rozhodnutia môžu viesť k ťažkým materiálnym alebo dokonca ľudským stratám, pričom čas, ktorý je k dispozícii na rozmyslenie, sa počíta v minútach. Preto ľudia, ktorí v takýchto situáciách vystupujú ako operátori alebo dispečeri, často zažívajú stresové preťaženie.
Spoločnosť "TASMO-BIT" sa aktívne rozvíja týmto smerom:
-KOGRA - kognitívny inteligentný systém v reálnom čase pre operatívne riadenie
-DIEKS je dynamický expertný systém pre prevádzkovú diagnostiku stavu zariadení environmentálne nebezpečných zariadení a priemyselných odvetví.
-Porcupine - systém je navrhnutý tak, aby vytvoril používateľské rozhranie a konfiguroval interakciu medzi prvkami používateľského rozhrania a prvkami prístupu k externých zdrojovúdajov.
Obrázok 3.1 znázorňuje nástroje implementované v rámci používateľského rozhrania systému SPRINT-RV na 5. bloku Novovoronežskej JE.
Obrázok 3.1 - Príklad kognitívneho používateľského rozhrania.
3.2 Kognitívne modelovanie v simulačných balíkoch
Nie každé simulačné prostredie môže byť kognitívne. Na to je potrebné, aby sa plnili úlohy kognitívnej grafiky, t.j. prinajmenšom je v tomto prostredí nevyhnutná prítomnosť predmetov charakteristických pre logické myslenie alebo obrazov-obrazov, s ktorými operuje figuratívne myslenie.
Napríklad pre modelovanie obchodných procesov boli vyvinuté metodiky a štandardy, ktoré umožňujú ich popis a vizualizáciu. SADT je jedným z najznámejších a najpoužívanejších simulačných systémov. SADT je skratka pre štruktúrovanú analýzu a techniku dizajnu (technológia štrukturálna analýza a dizajn) sú grafické symboly a metóda na opis procesov. SADT je možné aplikovať vo všetkých fázach životný cyklus systémov. Uznanie užitočnosti SADT viedlo k štandardizácii a publikovaniu jeho časti funkčného modelovania ako metodiky a štandardu funkčného modelovania IDEFO.
Tieto a ďalšie štandardy sa používajú v balíkoch ako BPwin od Logik Works, ProCap 6.0, ProSim 7.0, SmartER 5.0 od Knowledge Based Systems Inc. atď.
Vizualizácia predmetnej oblasti vo väčšine v súčasnosti dostupných softvérových balíkov prebieha pomocou klasických kognitívnych máp. Prvé takéto modely boli vynájdené začiatkom 80-tych rokov. Sú založené na väčšine moderné systémy dynamické modelovanie vo financiách, politike a obchode.
Medzi najpopulárnejšie moderné vývojové zariadenia patria Hyper Logic, IntelligenceWare, InfraLogic, Aptronix, Oracle a mnoho ďalších. Balík CubiCalc od HyperLogic je jedným z najvýkonnejších expertných systémov založených na fuzzy logike.
V postsovietskom priestore sú najobľúbenejšie balíčky iThink a Simulink. Tieto balíky sú však dosť náročné na používanie, hoci podľa dokumentácie sú orientované na „bežných manažérov“.
Na domácom trhu sa objavili posledné roky vývoja a vlastne už hotové balíčky podobných systémov. Medzi nimi:
- softvérové systémy "Situácia", "Kompas", "KIT" vytvorené na IPU RAS
- systém kognitívneho modelovania "CANVA", Kulinich A. A.
- systémové kognitívne modelovanie KTR EVS Kutakov S.V.
atď.
Samostatne sú v tomto smere diela A.E. Jankovskej. Vizualizácia a zdôvodnenie rozhodovania sú založené na prvkoch kognitívnej grafiky, ktoré sú založené na 4 metódach grafickej vizualizácie: histogram špeciálny typ, rovnostranný trojuholník, koláčový graf s úsečkou a obdĺžnikom, Carnotova mapa. 3.3 Balíčky na vývoj vysokokvalitnej vizualizácie dát Znalosti o technickom objekte získané v priebehu výskumu viacrozmerných matematických modelov a prezentované v bežnej symbolicko-numerickej forme často nie sú dostupné pre ľudskú analýzu z dôvodu nedostatočnej vysoký stupeň abstraktnosť informácií.
Najvšeobecnejší prístup k riešeniu tohto problému je implementovaný v balíku DeductorStudio, ktorý umožňuje zobraziť rovnaké údaje mnohými rôznymi spôsobmi. osobitnú pozornosť si zaslúži tímová práca niekoľko ruských univerzít: virtuálny fond prírodných vied a vedecko-technických efektov „Efektívna fyzika“. Projekt je vzdelávací, metodický a referenčný nástroj, realizovaný na báze moderných internetových technológií a je zameraný na rôzne úrovne vzdelanie (stredné všeobecné; základné, stredné, vyššie a postgraduálne odborné). Každý efekt vo fonde má okrem formalizovaného a obvyklého popisu animáciu znázorňujúcu podstatu efektu. Vo vývoji technoparku DonNTU sa trieda animovaných javov neobmedzuje len na fyziku. Už niekoľko rokov existuje portál majstrov, v ktorom každé vedecké dielo obsahuje vysvetľujúcu animáciu. Ďalším nástrojom na zlepšenie kognitívneho učenia je vizuálne programovanie, programovanie, ktoré využíva viac ako jednu dimenziu na sprostredkovanie sémantiky. Pozoruhodnou vlastnosťou vizuálneho programovania je, že prispieva k rozvoju algoritmických schopností intelektu bez toho, aby študoval vlastnosti a jemnosti vnútornej architektúry počítača alebo OS. Vizuálne programovanie pomáha prekonať koordinačnú bariéru a bariéru porozumenia. Tie. každý študent, aby napísal program, sa nemusí učiť zvláštnosti syntaxe operátorov, premenných atď.
Medzi takéto vývojové prostredia patrí VUFC (Visual Unix Filter Components), SIVIL je programovací jazyk a knižnica podprogramov v obrázkoch, LegoRobolab a mnohé ďalšie.
Vynikajúce úspechy v tejto oblasti patria spoločnosti Zenkin A.A. Skúma schopnosti kognitívnej počítačovej grafiky vytvárať znalosti. Ním vyvinuté systémy umožňujú prácu s obrázkami (pytogramami) abstraktných matematických objektov, ktoré aktivujú prácu pravej hemisféry ľudského mozgu, zodpovednej za vizuálne myslenie a kreatívna intuícia. To vám umožní objavovať nové vedeckých faktov, nápady, hypotézy. Takto získal netriviálne výsledky v teórii čísel, logike a teórii množín.
Obrázok 3.3 - Príklad s parabolovým systémom DSCH - Dialogue System pre štúdium problémov v aditívnej teórii čísel.
Jeden z najviac efektívne metódy zobrazenie viacrozmerných vektorov informácií sú piktogramy - schematické obrázky. Typickým príkladom takéhoto zobrazenia sú Černovove tváre.
Černovove tváre sú schematickým znázornením tvárí, ktorým zodpovedajú určité črty relatívne hodnoty dané vlastnosti. Rôzne súbory údajov si teda budú zodpovedať rôzne výrazy Chernov tváre, čo vám umožní dostať Všeobecná myšlienka o stave systému a miere odchýlky od normy jeho jednotlivých charakteristík. Napríklad príliš veľké oči môžu naznačovať odchýlku od normy zodpovedajúcej charakteristiky na pozadí normy zvyšku. Niekedy tento spôsob grafického znázornenia odhalí skryté vzorce vzťahov medzi údajmi, ktoré nie je možné odhaliť inými metódami.
4. Závery
V priebehu tejto práce boli študované ciele a zámery kognitívnej počítačovej grafiky a modelovania. Zvažuje sa ich klasifikácia.
Boli študované balíčky a nástroje, ktoré implementujú myšlienky kognitívnych vied.
Zistilo sa, že kognitívne modelovanie a grafika sú v súčasnosti sľubnými, rýchlo sa rozvíjajúcimi oblasťami informatiky, ktoré pokrývajú pomerne širokú triedu aplikovaných problémov.
Najperspektívnejším smerom kognitívneho počítačového modelovania na našom trhu je dnes vytváranie situačných centier a expertných systémov, ktoré umožňujú rozhodovať sa v ťažko formalizovateľných úlohách a majú rozhranie dostupné bežnému používateľovi. Keďže takéto systémy sú v podnikateľskom prostredí čoraz viac žiadané.
Existujúce západné verzie takýchto systémov sú pomerne drahé, sú implementované na drahých zariadeniach a sú pre bežného používateľa ťažko pochopiteľné.
Na jednej strane to otvára ďalšie nevyplnené miesto trhu práce, keďže je nedostatok špecialistov v oblasti údržby a konfigurácie takýchto systémov. A na druhej strane umožňuje domácim vývojárom konkurovať vďaka nižším nákladom.
Nižšie je uvedený aplet, ktorý simuluje tváre Chernova pre rôzne stavy pacienta. Veľkosť očí zodpovedá teplote pacienta, zakriveniu úsmevu - hornému tlaku (smutný úsmev - vysoký tlak) a prítomnosť/neprítomnosť boľavého hrdla zodpovedá prítomnosti/neprítomnosti uší na piktograme.
Applet sa zobrazí nižšie v prehliadači s podporou Java.
Literatúra
Webová stránka: IPU RAS, Sektor-51 „Kognitívna analýza a modelovanie situácií“: http://www.ipu.ru/labs/lab51/projects.htm.
Kulinich A.A. Predmetovo orientovaný systém konceptuálneho modelovania „Canva“. Zborník príspevkov z 1. medzinárodnej konferencie "Kognitívna analýza a manažment vývoja situácií". Moskva, október 2001
Anoprienko A.Ya. Od výpočtov k pochopeniu: kognitívne počítačové modelovanie a skúsenosti s jeho praktickou aplikáciou na príklade riešenia problému disku Phaistos // Vedecké práceŠtátna technická univerzita v Donecku. Vydanie 6. Séria "Informatika, kybernetika a výpočtová technika" (IKVT-99). - Doneck: DonGTU. - 1999. - S. 36-47
Anoprienko A.Ya. Kognitívne megamapy: skúsenosti s rekonštrukciou modelov a obrazov sveta tvoriacich kultúru // Vedecké práce DonNTU. 39. vydanie - Doneck: DonGTU. - 2002 - S. 206-221
Shemakin Yu. I. Začiatky počítačovej lingvistiky: Proc. príspevok. Moskva: Vydavateľstvo MGOU, A/O "Rosvuznauka", 1992.
Gelovani V.A., Bashlykov A.A., Britkov V.B., Vyazilov E.D. Inteligentné systémy na podporu rozhodovania v núdzových situáciách využívajúce informácie o stave životného prostredia: Úvodník URSS. – 2001.
Solovov A.V. Návrh počítačových systémov na vzdelávacie účely: Návod. Samara: SGAU, 1995. 138s.
Zenkin A.A., .ZenkinA.A., Kognitívna realita: Generovanie kreatívnych riešení vo vede, vzdelávaní, manažmente. // Zborník z medzinárodnej konferencie "Používateľské rozhranie v moderných počítačových systémoch". - Orel, Rusko, 1999
Chernoff H.: "Použitie tvárí na grafické znázornenie bodov v K-rozmernom priestore", J. ASA, 1973, č. 68.
Pri písaní abstraktu (jún 2006) magisterská práca ešte nie je dokončená. konečné dokončenie- január 2007 Úplné znenie práce a všetky materiály k téme je možné získať u autora alebo jeho vedúceho po uvedenom termíne.
