Pahina 1

Ang mga cognitive computer graphics ay nagpapagana ng makasagisag, intuitive na pag-iisip ng isang tao at sa gayon ay nag-aambag sa paglitaw ng mga bagong ideya at hypotheses, pinasisigla ang paglitaw ng bagong kaalaman. Sa ilang mga kaso, pinalalawak at pinipino nito ang mga gawaing itinakda, at nag-aambag sa pagtukoy ng mga gawaing lulutasin at ang mga system na idinisenyo. Isinasaalang-alang ang mga kinakailangan para sa mga nilikhang system at subsystem ng cognitive computer graphics, ang mga isyu ng kanilang paglikha, paggamit sa mga intelligent system at pakikipag-ugnayan sa natural na katalinuhan ng tao. Ang pag-unlad ng mga system na may mga computer graphics at ang kanilang pagtaas ng paggamit sa siyentipikong pananaliksik sa kalaunan ay nagbago sa direksyon ng cognitive computer graphics. Mga sistemang may cognitive computer graphics payagan ang mga mananaliksik na makakita ng malalim na mga pattern at lubos na mapahusay ang pag-iisip ng disenyo ng mga development engineer. Ang isang kagyat na problema sa pagbuo ng isang graphical na interface na qualitatively nagpapabuti ng komunikasyon sa pagitan ng isang tao at isang computer ay ang intelektwalisasyon ng naturang interface batay sa mga bagong pamamaraang nagbibigay-malay. Isinasaalang-alang ang iba't ibang posibleng problemadong lugar ng aplikasyon ng mga system at mga interface na may cognitive computer graphics, pati na rin ang ilang partikular na system at subsystem na pinagkalooban ng mga function ng cognitive computer graphics. Ang mga isyu ng praktikal na pagpapatupad ng mga matalinong tool para sa pagdidisenyo ng mga system gamit ang mga cognitive computer graphics ay tinatalakay. Ang mga halimbawa ng naturang mga tool ay ibinigay.

Ang mga cognitive computer graphics, na gumagawa ng mga graphic na larawan ng mga istruktura at katangian ng mga abstract na bagay, ay nagpapagana ng makasagisag, intuitive (kanang hemispheric) na pag-iisip ng isang tao, at sa gayon, bilang resulta ng gawain ng utak, pinapagana ang kaliwang hemisphere, abstract na pag-iisip at sa gayon ay nag-aambag sa paglitaw ng mga bagong ideya at hypotheses, pinasisigla ang paglitaw ng bagong kaalaman. Sa ilang mga kaso, pinalalawak at pinipino nito ang mga gawaing itinakda, at nag-aambag sa pagtukoy ng mga gawaing lulutasin at ang mga system na idinisenyo. Halos walang simbolikong, pandiwa, kaliwang hemisphere na kaalaman tungkol sa ilang bagay (kababalaghan, sitwasyon) ang makapagbibigay ng napakalinaw at malinaw na pang-unawa at ideya ng bagay na ito (kababalaghan, sitwasyon) na maibibigay ng visual na perception at right hemisphere na pag-iisip.

Ang mga cognitive computer graphics sa ilang mga kaso ay nag-aambag sa paglilinaw, pagkilala sa mga gawaing nilulutas at ang mga kumplikadong sistema na idinisenyo.

Parami nang parami, ang mga interface na may cognitive computer graphics ay ginagamit sa mga proseso ng pag-aaral at sa mga proseso ng pagkontrol sa kaalaman. Kasabay nito, ang pagiging epektibo ng paggamit ng naturang teknolohiya ng pag-impluwensya sa isip ng tao ay batay sa iba't ibang mga diskarte sa paglalahad ng impormasyon at paggamit ng iba't ibang anyo ng paglalahad ng impormasyon at ito ay paunang natukoy sa pamamagitan ng pagsasama sa pag-aaral at mga proseso ng kontrol iba't ibang katawan pang-unawa ng tao sa impormasyon. Ang kosmonaut training complex na inilarawan sa [9] ay gumagamit ng mga graphical na tool upang bumuo ng mga 3D na modelo at 3D na mundo. Ginagawang posible ng mga tool na ito na ipatupad ang epektibong pagsasanay at kontrol sa kaalaman ng mga mag-aaral, bilang, sa esensya, paraan ng cognitive computer graphics.

Zenkin, 1991] Zenkin A.A. Cognitive computer graphics.

Upang magdisenyo ng mga system na gumagamit ng cognitive computer graphics, kinakailangan na magkaroon ng matatalinong tool na nagpapatupad ng pinakamahalagang pangunahing pag-andar. Ang isang toolkit ay kanais-nais na nagbibigay-daan sa isang tao na bumuo ng mga system na hindi nagbabago sa iba't ibang bahagi ng kanilang aplikasyon at may sapat na kadaliang kumilos sa mga tuntunin ng kanilang paggamit sa iba't ibang promising operating at computing environment. Ang nasabing tool library ay dapat lumikha at magpakita ng mga three-dimensional na graphic na bagay na may pagtuon sa mga modernong kapaligiran ng software, magbigkis ng di-makatwirang impormasyon sa mga graphic na bagay, magbigay ng kakayahang gumamit ng mga graphic na materyales na naipon habang nagtatrabaho sa iba mga graphic system, pati na rin magbigay ng ilang kinakailangang kakayahan sa serbisyo. Ang nasabing silid-aklatan ay napaka-promising para sa paggamit sa iba't ibang mga bagong teknolohiya ng intelligent interface na may cognitive computer graphics.

Ang pag-unlad ng mga system na may mga computer graphics, at ang kanilang pagtaas ng paggamit sa siyentipikong pananaliksik at edukasyon, ay higit na nagbago sa direksyon ng cognitive computer graphics, isang tiyak na paglalarawan kung saan ibinigay sa papel na ito. Nagbibigay-daan ang mga cognitive computer graphics system sa mga mananaliksik na makakita ng malalalim na pattern at lubos na mapahusay ang pag-iisip ng disenyo ng mga inhinyero ng disenyo. Ang isang kagyat na problema sa pagbuo ng isang graphical na interface na qualitatively nagpapabuti ng komunikasyon sa pagitan ng isang tao at isang computer ay ang intelektwalisasyon ng naturang interface batay sa mga bagong pamamaraang nagbibigay-malay.

Hindi lamang nakikita ng graphical na interface ang mga larawan ng isang partikular na lugar ng paksa, ngunit pinupunan din ang mga graphic na larawan ng isang partikular na nilalaman ng isang bagong kalidad, lalo na ang isang interface na gumagamit ng cognitive computer graphics. Kaya pagpindot sa problema graphical interface ay ang intelektwalisasyon nito batay sa mga bagong pamamaraang nagbibigay-malay - upang mapabuti ang kahusayan ng paggawa ng desisyon ng tao. Cognitive computer graphics, ang mga interface na ipinatupad batay sa cognitive graphics ay kinakailangan sa iba't ibang sistema batay sa kaalaman. May pangangailangan para sa mga ito kapag nilulutas ang mga problemang nauugnay sa mga graph, na may tatlong-dimensional na pagpapakita ng lupain at kumplikadong teknikal na mga produkto at istruktura, ang katawan ng tao, na may pagtatayo ng lahat ng uri ng mga ibabaw. Maaaring gamitin ang mga interface na may cognitive computer graphics sa iba't ibang lugar ng problema: medisina, istatistika, konstruksiyon, arkitektura, matematika, pisika, microelectronics, atbp. Ang mga interface na ito ay maaaring epektibong magamit para sa iba't ibang layunin ng pag-iisip.

Kaya, ang mga modernong sistema na may mga cognitive computer graphics, bilang panuntunan, una, ay nag-aambag sa pagbuo ng panimula ng bagong kaalaman sa paksang pinag-aaralan, na kung walang cognitive computer graphics ay maaaring hindi naa-access sa natural na talino ng tao.

Kaya, ang mga modernong sistema na may cognitive computer graphics ay nag-intellectualize ng mga teknolohiya ng impormasyon, sila, bilang panuntunan, ay nag-aambag sa pagbuo ng panimula ng bagong kaalaman sa paksang pinag-aaralan, at kung minsan ay hindi naa-access sa natural na pag-iisip ng isang tao na walang cognitive computer graphics. Sa hinaharap, ang mga system na may cognitive computer graphics ay maaaring magsilbi bilang isang natatanging tool para sa pag-aaral ng mga pattern at proseso ng figurative, intuitive na pag-iisip ng tao upang matukoy ang mga batas ng paggana ng tamang hemisphere. utak ng tao at ang pakikipag-ugnayan nito sa kaliwang hemisphere, na nagbibigay ng rational-logical na pag-iisip.

Kung sa isang matalinong sistema na may isang base ng kaalaman, nakatuon, halimbawa, sa isang tiyak na lugar ng siyentipikong pananaliksik at pag-unlad, ang isang computer graphics subsystem ay ginagamit, kung saan ang pangunahing punto ay ang komunikasyon ng gumagamit sa biswal na mga larawan mga bagay ng pinag-aralan na lugar ng paksa at mga ugnayan sa pagitan nila, kung gayon ang gayong graphic subsystem ay mahalagang subsystem ng cognitive computer graphics.

Masasabing ang pagbuo at pag-unlad ng mga system na may mga computer graphics at ang kanilang lalong malawak na paggamit sa siyentipikong pananaliksik ay kalaunan ay nagbago sa direksyon ng cognitive computer graphics. Ang mga system na may cognitive computer graphics, halimbawa, ay nagbibigay-daan sa mga mathematician na makita at maunawaan ang malalim na mga pattern ng teoretiko ng numero. Para sa mga inhinyero ng pananaliksik at mga developer ng mga kumplikadong teknikal na proyekto, ang mga sistemang ito ay nagiging isang nakikitang katotohanan at mga disenyo ng mga produkto at bagay, na nagbibigay-daan sa iyo upang maingat na pag-aralan ang isang bilang ng mga teknikal at pisikal na subtleties ng mga idinisenyong bahagi at bahagi ng isang bagay kahit na sa isang geometric na modelo. . bagong teknolohiya, at sa gayon ay lubos na nagpapahusay sa pag-iisip ng disenyo ng taga-disenyo. Ginagawang posible ng mga system na ito na palawakin at linawin ang mga gawaing itinakda, at mag-ambag sa pagkilala sa mga nilikhang bagay, produkto at system.

Pagsusuri ng eksena

Pagproseso at pagsusuri ng imahe

Pictorial computer graphics

Mga direksyon ng computer graphics

Sa kasalukuyang, mahusay na itinatag na estado, kaugalian na hatiin ang mga computer graphics sa mga sumusunod na lugar:

• visual na computer graphics,
• pagproseso at pagsusuri ng imahe,
• pagsusuri ng eksena (perceptual computer graphics),
• computer graphics para sa siyentipikong abstraction (cognitive computer graphics - mga graphics na nakakatulong sa cognition).

Mga bagay: synthesized na mga imahe.

• pagbuo ng object model at pagbuo ng imahe,
• pagbabago ng modelo at imahe,
• pagkakakilanlan ng bagay at pagkuha ng kinakailangang impormasyon.

Mga Bagay: Discrete, numerical na representasyon ng mga litrato.

• pagpapabuti ng kalidad ng imahe,
• pagsusuri ng imahe - pagpapasiya ng hugis, lokasyon, laki at iba pang mga parameter ng mga kinakailangang bagay,
• pagkilala sa imahe - pagpili at pag-uuri ng mga katangian ng bagay (pagproseso ng mga imahe ng aerospace, input ng mga guhit, nabigasyon, pagtuklas at mga sistema ng paggabay).

Kaya, ang pagpoproseso at pagsusuri ng imahe ay batay sa representasyon ng imahe, pagpoproseso at mga pamamaraan ng pagsusuri, kasama, siyempre, visual computer graphics, hindi bababa sa upang ipakita ang mga resulta.

Paksa: pananaliksik ng mga abstract na modelo ng mga graphic na bagay at ugnayan sa pagitan nila. Ang mga bagay ay maaaring i-synthesize o i-highlight sa mga litrato.

Ang unang hakbang sa pagsusuri ng eksena ay ang pag-highlight mga katangiang katangian, na bumubuo sa (mga) graphical na bagay.

Mga halimbawa: machine vision (mga robot), pagsusuri ng mga larawan ng X-ray na may paghihiwalay at pagsubaybay sa isang bagay na kinaiinteresan, gaya ng puso.

Kaya, ang pagsusuri sa eksena (perceptual computer graphics) ay batay sa visual graphics + image analysis + specialized tool.

Tanging isang umuusbong na bagong direksyon, hindi pa malinaw na tinukoy.

Ito ay mga computer graphics para sa mga abstract na pang-agham, na nag-aambag sa pagsilang ng bagong kaalaman sa agham. Base - makapangyarihang mga computer at mga tool sa visualization na may mataas na pagganap.

Ang pangkalahatang pagkakasunud-sunod ng cognition ay binubuo sa, posibleng paikot, pag-unlad mula sa isang hypothesis sa isang modelo (ng isang bagay, phenomenon) at isang desisyon, ang resulta nito ay kaalaman. Ang modelo ng pangkalahatang pagkakasunud-sunod ng kaalaman ay ipinakita sa Figure 2.1.

Figure 2.1 - Ang pagkakasunud-sunod ng proseso ng cognition

Gumagamit ang cognition ng tao ng dalawang pangunahing mekanismo ng pag-iisip, na ang bawat isa ay nakatalaga sa kalahati ng utak:

• mulat, lohikal-berbal, minamanipula ang abstract sequence ng mga simbolo (objects) + semantics ng mga simbolo + pragmatic na representasyon na nauugnay sa mga simbolo. Ang edad ng mekanismong ito na nauugnay sa pagkakaroon ng pagsasalita ay hanggang sa 100 libong taon:
• walang malay, intuitive, matalinhaga, gumagana sa mga sensual na imahe at ideya tungkol sa mga ito. Ang edad ng mekanismong ito ay ang oras ng pagkakaroon ng mundo ng hayop sa Earth.

Sa una, ang mga computer ay may mababang pagganap ng mga processor at computer graphics tool, i.e. sa katunayan, nagkaroon sila ng pagkakataon na magtrabaho lamang sa mga simbolo (ilang pinasimple na analogue ng lohikal na pag-iisip).

Sa pagdating ng mga super-computer na may kapasidad na isang bilyon o higit pang mga operasyon sa bawat segundo at mga graphic na super-station na may kapasidad na hanggang sa daan-daang milyong mga operasyon bawat segundo, naging posible na manipulahin ang mga larawan (mga larawan) nang lubos na epektibo.

Mahalagang tandaan na ang utak ay hindi lamang nakakaalam kung paano gumawa ng dalawang paraan ng paglalahad ng impormasyon, at ito ay gumagana sa mga imahe na naiiba at mas mahusay kaysa sa isang computer, ngunit alam din kung paano iugnay ang dalawang paraan na ito at gawin (sa ilang paraan) paglipat mula sa isang representasyon patungo sa isa pa.

Sa kontekstong ito, ang pangunahing problema at gawain ng cognitive computer graphics ay ang paglikha ng naturang mga modelo ng representasyon ng kaalaman kung saan ang isa ay maaaring magkatulad na kumakatawan sa parehong mga bagay na katangian ng lohikal (symbolic, algebraic) na pag-iisip at mga bagay na katangian ng matalinghagang pag-iisip.

Iba pa mga kritikal na gawain:

• visualization ng mga kaalaman kung saan wala pang (pa?) simbolikong paglalarawan,
• maghanap ng mga paraan upang lumipat mula sa imahe patungo sa pagbabalangkas ng isang hypothesis tungkol sa mga mekanismo at proseso na kinakatawan ng mga (dynamic) na larawang ito sa display screen.

Ang paglitaw ng mga cognitive computer graphics ay isang senyales ng paglipat mula sa panahon ng malawak na pag-unlad ng natural na katalinuhan hanggang sa panahon ng masinsinang pag-unlad, na nailalarawan sa pamamagitan ng malalim na matalim na computerization, na nagbubunga ng teknolohiya ng cognition ng tao-machine, isang mahalagang punto kung saan ay isang direktang, may layunin, nakaka-activate na epekto sa hindi malay na intuitive na mekanismo ng matalinghagang pag-iisip.

Isa sa pinakamaliwanag at pinakamaagang halimbawa ng aplikasyon ng cognitive computer graphics ay ang gawa ni C. Strauss "Hindi inaasahang paggamit ng mga computer sa purong matematika" (TIEER, vol. 62, N 4, 1974, pp. 96 - 99). Ipinapakita nito kung paano ginagamit ang isang "n-dimensional" na board batay sa isang graphic terminal upang pag-aralan ang mga kumplikadong algebraic curve. Gamit ang mga input device, madaling makuha ng isang mathematician mga geometric na imahe ang mga resulta ng isang direktang pagbabago sa mga parameter ng pag-asa sa ilalim ng pag-aaral. Madali din niyang mapamahalaan ang kasalukuyang mga halaga ng mga parameter, "sa gayon ay pinalalim ang kanyang pag-unawa sa papel ng mga pagkakaiba-iba sa mga parameter na ito." Bilang resulta, "ilang mga bagong teorema ang nakuha at mga direksyon karagdagang pananaliksik».

Sa ngayon, maaari nating sabihin nang buong katiyakan na ang isang panimula na bagong katotohanan ng makina ng tao ay ipinanganak sa harap ng ating mga mata, na lumilikha ng mga paunang kondisyon para sa isang masinsinang teknolohiya ng pag-unawa. Pinag-uusapan natin ang tungkol sa mga bagong direksyon sa larangan ng pakikipag-ugnayan ng tao-machine at artificial intelligence - mga sistema ng cognitive graphics at virtual reality.

Napatunayan ng mga psychologist ang pag-uugnay na iyon kakayahan ng pag-iisip isang taong may pinakamataas lamang na antas ng verbal-logical pagmuni-muni ng kaisipan ang katotohanan ay labag sa batas. Kasama rin sa pagmuni-muni na ito ang mga antas ng sensory-perceptual at figurative at ang mga kakayahan na naaayon sa kanila, na ipinakita sa mga proseso ng pandamdam, pang-unawa, makasagisag na memorya at imahinasyon, kaya may pangangailangan na lumikha ng mga paraan para sa pagbuo ng gayong mga kakayahan. Sa ngayon, ang antas ng pag-unlad ng mga pasilidad ng computing ay napakataas na naging posible upang simulan ang pagbuo ng mga tool para sa pagbuo ng mga sistema na gumagana hindi lamang sa simbolikong-lohikal, kundi pati na rin sa mga antas ng pandama-perceptual at figurative. At ang nangungunang papel dito ay kabilang sa ipinahiwatig na dalawang bagong direksyon sa pag-unlad ng modernong computational science.

Ang terminong cognitive graphics ay unang isinasaalang-alang ng Russian scientist na si A.A. Zenkin sa kanyang trabaho sa pag-aaral ng mga katangian ng iba't ibang mga konsepto mula sa teorya ng numero. Gamit ang mga visual na larawan ng abstract numerical concepts, nakakuha siya ng mga resulta na dati ay imposibleng makuha. Ang direksyon ng trabaho sa mga cognitive graphics ay mabilis na umuunlad, at ngayon ay maraming katulad na mga sistema sa iba't ibang paksa: sa medisina, upang suportahan ang paggawa ng desisyon sa pamamahala ng kumplikado mga teknolohikal na sistema, sa mga sistemang nakabatay sa natural na wika.

Dalawang function ng cognitive graphics system ang dapat tandaan: illustrative at cognitive. Kung ang unang function ay nagbibigay ng purong paglalarawan ng mga posibilidad, tulad ng pagbuo ng mga diagram, histogram, graph, plano at diagram, iba't ibang mga larawan na sumasalamin sa functional dependencies, kung gayon ang pangalawa ay nagpapahintulot sa isang tao na aktibong gamitin ang kanyang likas na kakayahang mag-isip sa mga kumplikadong spatial na imahe.

Ang terminong "virtual reality" ay nilikha ng dating computer hacker na si Jaron Lenier, na nagtatag ng HP Research Corp. noong 1984. sa Foster, California. Ito ang unang kumpanya na lumikha ng mga VR system. Mula sa simula ng 90s, ang mga kumperensya ay ginanap sa virtual reality simulation tool at ang pagbuo ng mga system na nagpapahintulot sa isang tao na kumilos sa isang kapaligiran na maaaring may husay na naiiba mula sa mga kondisyon ng realidad kung saan siya nakatira.

Mayroong dalawang katangian na ginagawang posible na makilala ang isang programa na lumilikha ng isang "virtual na mundo" (VR system) mula sa tradisyonal na mga sistema computer graphics.

1. Bilang karagdagan sa simpleng paghahatid ng visual na impormasyon, ang mga programang ito ay sabay-sabay na nakakaapekto sa ilang iba pang mga pandama, kabilang ang pandinig at maging ang pagpindot.

2. Nakikipag-ugnayan ang mga VR system sa mga tao, at sa pinaka-advanced sa kanila, ang user, halimbawa, ay maaaring hawakan ang isang bagay na umiiral lamang sa memorya ng computer sa pamamagitan ng paglalagay ng glove na may mga sensor. Sa isang bilang ng mga system, maaari kang gumamit ng joystick o mouse - pagkatapos ay maaari kang gumawa ng isang bagay sa bagay na ipinapakita sa screen (sabihin, ibalik ito, ilipat ito, o tingnan ito mula sa likod).

Ang pagbuo ng mga system batay sa modelo ng virtual reality ay nagpipilit sa amin na lutasin ang ilang mga problema na karaniwan para sa mga teknolohiyang multimedia at mga teknolohiya ng cognitive graphics. Isinasaalang-alang ng papel na ito ang mga problema na nauugnay sa pagbuo ng mga graphical na tool para sa pagbuo ng mga matalinghagang representasyon ng mga dinamikong eksena na kumakatawan sa iba't ibang mga katotohanan, kabilang ang mga haka-haka.

Isaalang-alang natin ang problema ng pagbuo ng isang virtual reality system para sa pagtuturo ng mga pisikal na batas ng statics, kinematics at dynamics batay sa paradigm na "imaginary world". Isasaalang-alang natin ang sumusunod na dynamic na mundo: isang three-dimensional closed space, isang set ng mga bagay sa loob nito, isang aktor sa space na ito (siya ay nag-aaral din, tawagin natin siyang isang Aktor). Ang gawain ng aktor ay upang maunawaan ang mga batas na likas sa mundo kung saan siya naroroon at kumikilos, na nagsasagawa ng ilang mga pisikal na aksyon na may mga bagay sa oras at espasyo.

Bigyang-diin natin ang mga pangunahing uri ng konsepto na makakaharap ng Aktor. Ito ay mga bagay, relasyon, galaw at pisikal na pagkilos. Itakda natin ang gawain ng pagbuo ng isang haka-haka na mundo na sumasalamin sa mga kategoryang ito; kasabay nito, ang mga estado ng tulad ng isang haka-haka na katotohanan ay ilalarawan sa anyo ng mga teksto sa ordinaryong natural na wika. Ang isang mahalagang module ng naturang VR system ay isang subsystem na bumubuo ng dynamic na pagbabago ng graphic na imahe mula sa text. Upang malutas ang problemang ito, ginagamit ang TEKRIS system na binuo ng mga may-akda. Ang mga sumusunod ay Pangkalahatang paglalarawan TEKRIS system at graphic tool para sa pagbuo ng mga naturang system.

Structural diagram ng TEKRIS system

Ang sistema ng TEKRIS ay isang hanay ng mga software tool na nagbibigay-daan sa pagbuo ng dynamic na pagbabago ng graphical na imahe ng inilarawang sitwasyon gamit ang natural na text ng wika. Bilang mga paghihigpit na ipinataw sa unang paglalarawan, ang mga sumusunod ay dapat tandaan: 1) ang paglalarawan ng paunang static na eksena ay dapat na naroroon sa teksto; 2) lahat ng kasunod na pagbabago sa eksena ay resulta ng mga aksyon na ginawa ng ilang paksa (tao, robot). Isang tipikal na halimbawa Ang nasabing paglalarawan ay maaaring ang mga sumusunod:

May table sa kwarto. May lampara sa mesa. May upuan sa tabi ng mesa. Sa likod ng mesa, hindi kalayuan sa kaliwa, ay isang aparador ng mga aklat. Sa kanan ng upuan ay isang sofa. Nakatayo si Ivan sa tabi ng aparador. Pumunta si Ivan sa mesa. Kinuha ko yung lamp. Nilagay ko sa closet.

Ang block diagram ng system ay ipinapakita sa Figure 1. Sa diagram na ito, ang mga bahagi ng software ay kinakatawan bilang mga parihaba, at ang source at intermediate na mga file ay kinakatawan bilang mga oval.

Ang paglalarawan ng dinamikong sitwasyon sa natural na wika ay ibinibigay sa input ng linguistic processor. Gamit ang diksyunaryo ng mundo ng paksa, kino-convert nito ang teksto sa isang panloob na representasyon ng frame, na pagkatapos ay ipapakain sa solver at scheduler.

Ang solver, gamit ang isang bloke ng qualitative physical reasoning at lohikal na bloke, ay bumubuo ng isang paglalarawan ng tilapon ng pag-unlad ng sitwasyon sa anyo ng isang temporal na pagkakasunud-sunod ng mga eksena, na sumasalamin sa dinamika ng pag-unlad ng sitwasyon na ibinigay ng teksto.

Ang scheduler ay bumubuo ng isang graphic na imahe ng bawat eksena mula sa isang naibigay na pagkakasunud-sunod, na kinakalkula para sa layuning ito ang mga sukat at coordinate ng lahat ng mga bagay na bumubuo sa eksena, at bumubuo rin ng mga tilapon ng paggalaw ng mga bagay na kinakailangan para sa pagpapakita at pagpasa ng lahat ng ito sa input ng visualizer.

Ang visualizer ay sunud-sunod na may ilang pagkaantala na muling gumagawa ng mga nabuong larawan sa display screen. Halimbawa, para sa paglalarawan ng teksto sa itaas, ang unang eksena na ipinapakita sa Figure 2 ay bubuo.

Kung paanong ang linguistic processor ay naka-link sa lugar ng paksa sa pamamagitan ng isang diksyunaryo ng mga termino, kaya ang visualizer ay naka-link sa parehong lugar sa pamamagitan ng base ng mga graphic na bagay.

Ang database ng mga graphic na bagay ay isang set ng tatlong-dimensional na paglalarawan ng mga bagay at paksa na makikita sa mga nasuri na eksena. Upang lumikha ng isang base para sa isang partikular na aplikasyon, isang karagdagang programa na tinatawag na graphic object librarian ay ginagamit.

kanin. 2. Paunang eksena Graphic object base

Ang database ng mga graphical na bagay ay binubuo ng isang hanay ng mga paglalarawan ng mga bagay at paksang nauugnay sa paksang pinag-aaralan. Ang bawat object ng database ay binubuo ng isang pangalan (o uri) na natatangi para sa database na ito (halimbawa, "upuan", "mesa", "sofa", atbp.), at isang paglalarawan ng komposisyon at kamag-anak na posisyon ng mga bahagi na gumagawa nito pataas.

Ang pangunahing elemento kung saan binuo ang lahat ng mga graphic na bagay ay isang parihabang parallelepiped (tingnan ang Fig. 3). Upang makabuo ng mga kumplikadong bagay, ang iba pang naunang tinukoy na mga bagay ay maaari ding gamitin bilang mga bahagi. Halimbawa, upang bumuo ng isang kumplikadong bagay bilang "Ivan", maaari mo munang tukuyin ang mga sumusunod na mas simpleng bagay: "ulo", "kamay", "binti", at pagkatapos ay bumuo ng "Ivan" mula sa umiiral nang "mga brick".

Ipinapakita ng Figure 3 ang bagay na "talahanayan", na binubuo ng limang pangunahing elemento. Para sa bawat bagay, ang isang hugis-parihaba na parallelepiped ay tinukoy kung saan maaari itong isulat (ipinahiwatig ng isang tuldok na linya sa figure), at ang base anggulo kung saan matatagpuan ang pinagmulan ng bagay.

Bilang karagdagan, para sa bawat bagay, ang isang hanay ng mga kulay ay tinukoy, kung saan ang mga bahagi nito ay pininturahan kapag ipinapakita sa isang screen ng computer:

bilang ng mga kulay

Upang tukuyin ang isang kulay, tatlong triple ng mga numero ang ipinahiwatig, kung saan tinutukoy ng uri ng pagpuno ang pagkakasunud-sunod kung saan pinaghalo ang mga pangunahing kulay:
uri ng punan i

uri ng punan2

uri ng punan

Kapag nagre-render, apat na uri ng shading ang ginagamit na may solidong pangunahin o pinagsamang kulay, tulad ng ipinapakita sa Figure 4.

Pinapayagan ka ng tatlong hanay ng mga numero na magtakda ng tatlong magkakaibang kulay para sa iba't ibang kulay

sangkap l

Ang bawat bahagi ng bagay ay tinutukoy ng posisyon nito (mga coordinate na nauugnay sa base angle), mga sukat at kulay ng mga mukha.

Ang isang bahagi na isang pangunahing elemento ay inilarawan bilang mga sumusunod:

2) base angle coordinate sa system

mga coordinate ng bagay;

3) mga anggulo ng pag-ikot sa paligid ng mga axes ng system

mga coordinate ng bagay hanggang sa ito ay tumutugma sa mga coordinate axes ng elemento;

4) mga sukat ng elemento (dx, dy, dz);

5) numero ng kulay.

Ang isang bahagi, na kung saan ay isang bagay, ay tinukoy bilang mga sumusunod: 1) uri(=1);

2) pangalan ng bagay;

3) mga coordinate ng anggulo ng base;

4) mga anggulo ng pag-ikot;

5) mga sukat;

6) numero ng kulay.

Kapag ang isang bagay ay nai-render, ang lahat ng mga bahagi nito ay inayos depende sa distansya sa lugar ng projection (display screen). Ang pinakamalayong bahagi ay iginuhit muna, pagkatapos ay ang pinakamalapit, na nagpapahintulot sa iyo na isara ang mga hindi nakikitang bahagi ng pinakamalayong bahagi mula sa tagamasid.

Ang mga mukha ng cuboid ay nakaayos din sa pagkakasunud-sunod ng paglapit sa lugar ng projection. Para sa bawat vertex ng mukha, ang mga 3D na coordinate ay isinasalin mula sa scene coordinate system sa 2D coordinates ng display screen gamit ang mga formula na ipinapakita sa ibaba (tingnan ang Fig. 5). Pagkatapos ay tinutukoy ang direksyon ng normal na vector at ang naaangkop na uri ng pagtatabing ng mukha ay pinili, pagkatapos kung saan ang isang quadrilateral na naaayon sa mukha ay iguguhit sa display screen. Dahil huling ipinapakita ang mga elementong pinakamalapit sa tagamasid, tatakpan nila ang mga hindi nakikitang gilid.

kanin. 5. Projection ng bagay papunta sa visualization plane

Ang mga coordinate ng isang punto na kabilang sa isang elemento sa object coordinate system (x, y, z) ay kinakalkula gamit ang mga sumusunod na formula:

kung saan ang (x\ y", z1) ay ang mga coordinate ng punto sa sistema ng elemento;

(xq, уо", zq) - base angle coordinates, tij - direction cosines, i.e. anggulo kasi sa pagitan ng mga axes / at j ng object system.

Ang sumusunod na pormula ay ginagamit upang kalkulahin ang mga cosine ng direksyon:

sina-sinp-cozy+cosa-sinp-cosa-sinp-cosy+sina-sinp

Sina-sinp-siny+cosa-cosy cosa-sinp-siny+sina-cosy

Sina cosp cosa cosp

Tinutukoy ng matrix M ang isang sequential na pag-ikot sa paligid ng x-axis sa oc, y sa p, z sa y. Ang mga coordinate ng projection ng isang punto sa lugar ng screen ay kinakalkula sa katulad na paraan.

Graphics Librarian

Ang graphic object librarian ay isang programa na idinisenyo upang lumikha ng isang hanay ng mga bagay at paksa na makikita sa mga sinuri na teksto. Ang program na ito ay nagpapahintulot sa iyo na lumikha ng isang bagong database ng mga bagay, mag-load ng isang umiiral na database, i-save ang database sa isang file, magdagdag ng isang bagong bagay sa database, baguhin at tanggalin ang isang bagay.

kanin. 6. Working screen ng librarian ng mga graphic na bagay

mga bahagi, pati na rin ang mga halaga ng mga parameter ng kasalukuyang (na-edit) na bahagi.

Ang natitirang espasyo sa screen ay inookupahan ng tatlong orthogonal projection ng object at ang isometric projection nito, at posibleng baguhin ang point of view sa object sa pamamagitan ng pagtatakda ng mga anggulo ng pag-ikot sa paligid ng mga coordinate axes.

Ang pangunahing menu ng programa ay naglalaman ng mga sumusunod na item:

Base - paglikha ng isang bagong database ng mga bagay, pag-save at paglo-load ng lumang database.

Mabait - pagbabago isometric view(pag-ikot ng bagay).

Mga Bagay - pagpapakita ng isang listahan ng lahat ng mga bagay sa database, na may kakayahang mag-navigate sa napiling bagay.

Component - pagtatakda ng mga halaga ng parameter para sa sangkap ng bagay (posisyon, sukat, kulay).

Mga Kulay - pagtatakda ng isang hanay ng mga kulay para sa bagay.

Kwarto - pagbuo at pagtingin sa isang silid mula sa mga umiiral na bagay (hindi ipinatupad sa bersyon na isinasaalang-alang).

Lumabas - Lumabas sa programa.

Ang mga pindutan sa ibaba ng pangunahing menu ay gumaganap ng mga sumusunod na function:

Ang gumaganang screen ng programa ay ipinapakita sa fig. 6. Sa tuktok ng screen ay ang pangunahing menu, sa ibaba - isang hanay ng mga pangunahing kulay (16 na kulay) at apat na uri ng pagtatabing. Sa kaliwang itaas (pagkatapos ng menu) na sulok ng screen mayroong limang mga pindutan para sa paglikha at pag-edit ng isang bagay. Direkta sa ibaba ng mga ito ay ang pangalan ng bagay, isang listahan ng komposisyon nito

Magdagdag ng bagong base o compound component sa isang object

Baguhin ang laki (mga sukat) ng isang bahagi

Baguhin ang lokasyon ng bahagi

I-rotate ang Component

Tanggalin ang bahagi

Kapag ang isang bagong bagay ay nilikha, isang cuboid ay nilikha na may mga default na sukat. Ang mga sukat ng mga bahagi ng bagay ay itinakda bilang mga integer sa hanay mula 1 hanggang 400, kaya kapag lumilikha ng object base, kailangan mong matukoy ang sukat sa paraang ang ipinapakita (hindi tunay) na mga sukat ng bagay ay nahuhulog sa pagitan na ito .

Upang baguhin ang laki ng isang bahagi, i-click ang pindutang "Size". Pagkatapos nito, lilipat ang programa sa mode ng pagbabago ng mga sukat, na ginagawa sa pamamagitan ng paggalaw sa kanang ibabang sulok ng parihaba na naaayon sa bahagi sa isa sa tatlong orthogonal projection. Ang paglipat ay ginagawa sa tulong ng "mouse" manipulator na pinindot ang kaliwang pindutan.

Ang bahagi ay inilipat sa parehong paraan kapag ang "Ilipat" na pindutan ay pinindot. Upang paikutin ang bahagi, i-click ang pindutang "I-turn". Ang pagdaragdag ng isang bagong bahagi ay isinasagawa sa pamamagitan ng pagpindot sa pindutang "Bago". Kapag nagsasagawa ng anumang operasyon na may isang bahagi, ang mga sukat ng bagay at ang mga coordinate ng lahat ng mga bahagi nito ay awtomatikong muling kinakalkula.

Kung kinakailangan, gamit ang pindutan ng "Del", maaaring tanggalin ang bahagi ng bagay, na humahantong din sa muling pagkalkula ng mga coordinate at sukat. Bilang karagdagan sa posisyon at sukat, ang bawat bahagi ng isang bagay ay tumutukoy sa tatlong kulay ng kulay para sa mga mukha nito. Ang pagpili ng isa o ibang lilim ay depende sa posisyon ng eroplano ng mukha (normal nito) sa espasyo. Kung ang bahagi, sa turn, ay isang bagay, kung gayon ang mga kulay ng sub-object ay minana na may posibilidad na palitan ang mga ito ng mga kulay ng na-edit na bagay.

Upang magtakda ng mga kulay para sa isang bagay o tumukoy ng isang kulay para sa isang bahagi, piliin ang "Mga Kulay" mula sa pangunahing menu. May lalabas na window sa display screen (Fig. 7).

Sa kaliwang bahagi ng window na ito mayroong isang listahan ng mga kulay para sa bagay, sa kanang bahagi ay may pattern ng pagtatabing para sa tatlong posibleng mga kaso, sa ilalim na bahagi mayroong apat na mga pindutan.

Upang itakda ang pagtatabing, dapat kang pumili ng mukha (A, B o C) at mula sa ibaba ng screen ang uri ng pagtatabing, ang pangunahing (kaliwang pindutan ng mouse) at karagdagang (kanang pindutan) na mga kulay. Kapag na-click mo ang pindutang "I-save", ang napiling kulay ay itatalaga sa bahagi. Ang "Add" at "Remove" na mga button ay nagbibigay-daan sa iyo na magdagdag at mag-alis ng mga elemento ng listahan ng kulay.

Kung walang "mouse" manipulator, maaari mong gamitin ang "Component" main menu item upang itakda ang mga value ng parameter ng component. Sa kasong ito, ang window na ipinapakita sa Figure 8 ay lilitaw sa screen. Sa itaas na bahagi ng window na ito, ang pangalan ng bahagi ay tinukoy (sa figure na "kaliwang hawakan" ng upuan), na maaaring baguhin kung kinakailangan .

Sa kaliwang kalahati ng window, ang mga halaga ng mga parameter ng bahagi ay nakatakda, sa kanan - isang hanay ng mga pindutan para sa pag-uuri sa mga bahagi, pagdaragdag at pagtanggal, pagtatakda ng kulay at pag-save o pagtanggi na i-save ang mga pagbabago.

Sa window na ito, gamit lamang ang mga susi, maaari mong ganap na ilarawan ang bagay. Upang itakda ang value ng parameter, pumunta sa kinakailangang linya gamit ang mga cursor key ("Up", "Down") at mag-print ng bagong value. Tandaan na sa Figure 8 ang mga sukat ay ipinahiwatig sa kulay abo, ibig sabihin. ay hindi naa-access sa pagbabago, dahil ang braso ng upuan, sa turn, ay isang bagay at nagmamana ng mga sukat nito.

Kapag natapos mo na ang pag-edit ng isang bagay, maaari kang magpatuloy sa paggawa o pag-edit ng isa pa. Bago lumabas sa programa, ang database ng mga bagay ay dapat na i-save sa isang file para sa karagdagang paggamit sa programa para sa pag-visualize ng mga three-dimensional na eksena.

Visualization ng mga 3D na eksena

Maaaring gumana ang visualizer program sa dalawang mode. Ang pangunahing mode ay kapag binuo ng scheduler ang kasalukuyang 3D scene at ipinasa ito sa renderer para sa pagguhit. Sa isa pang mode ng operasyon, ang scheduler ay bumubuo ng isang sequence ng mga eksena para sa nasuri na text at isinusulat ito sa isang file, na sa kalaunan ay ginamit ng visualizer. Sa kasong ito, gumaganap ang renderer bilang isang demonstrator ng mga nabuong sequence.

Dalawang file ang ibinibigay sa input ng programa - ang base ng mga graphic na bagay at ang pagkakasunud-sunod ng mga eksena - sa sumusunod na anyo:

Ang isang eksena ay pinaghihiwalay mula sa isa pa gamit ang isang espesyal na utos na PAUSE (pause sa pagitan ng mga eksena).

Ang bawat eksena ay inilarawan bilang isang pagkakasunod-sunod ng mga utos:

Koponan 1

Koponan t

Ang mga utos ay nahahati sa mga utos sa paglalarawan ng bagay at mga utos ng kontrol. Ang command ng paglalarawan ay naglalaman ng mga sumusunod na field:

Ang natatanging pangalan ng bagay na ginamit

sa mga susunod na eksena;

Uri ng bagay (pangalan sa database);

Mas mababa ang mga coordinate ng kaliwang likuran

anggulo sa sistema ng coordinate ng silid;

Ang mga anggulo ng pag-ikot sa paligid ng mga coordinate axes

Size modifier (L - malaki, M -

daluyan, S - maliit);

Kulay (mula 0 hanggang 8). Kung kulay=0, pagkatapos ay tumutol

ipinapakita sa kulay na ginamit sa database. Kung hindi: 1 - itim, 2 - asul 8 - puti.

Sa hanay ng mga bagay na naglalarawan sa unang eksena, dapat mayroong isang bagay na may uri ng "eksena" (kuwarto). Ang bagay na ito ay built-in (hindi magagamit sa database ng mga graphic na bagay). Itinatakda nito ang mga sukat ng silid, pati na rin ang posisyon ng tagamasid. Sa pamamagitan ng pagtatakda ng mga bagong anggulo ng pag-ikot sa bawat oras, maaari mong baguhin ang posisyon ng tagamasid upang tingnan ang mga dati nang hindi nakikitang bagay. Halimbawa, ipinapakita ng Figure 9 ang pangalawang eksena ng tekstong tinalakay sa simula ng artikulo mula sa ibang anggulo.

kanin. 9. Pangalawang eksena mula sa ibang anggulo

Ang mga sumusunod na control command ay ginagamit upang lumikha ng isang sequence ng mga eksena:

PAUSE - pause sa pagitan ng mga eksena;

MOVE - ilipat ang isang bagay sa bago

posisyon;" TRACE - ipakita ang tilapon ng paggalaw ng bagay;

DEL - alisin ang bagay mula sa eksena

(ginamit upang mailarawan ang konsepto ng "kumuha").

Sa konklusyon, mapapansin na ang mga binuo na graphical na tool ay nakatuon sa paggamit sa mga intelligent na CAD system, mga robot, mga sistema ng pagsasanay, pagbuo ng mga laro sa computer, "sa mga virtual reality system. Ang mga tool ng software ng system ay nagbibigay-daan sa iyo upang kumatawan sa data na ipinahayag sa textual at graphical mga form at manipulahin ang mga ito.

Ang susunod na hakbang sa pagbuo ng mga tool na ito ay ang pagbuo ng isang sistema na nagbibigay-daan sa iyong manipulahin sa loob ng hindi isang solong eksena, ngunit sa ilan sa kanilang kumbinasyon, na magbibigay-daan sa iyo na lumikha ng mas kumplikadong mga mundo.

Kung isinasaalang-alang ang mga problema sa pagbuo ng mga pamamaraan at tool para sa paglikha ng mga bagong sistema ng henerasyon sa larangan ng pakikipag-ugnayan ng tao-machine (sa malawak na kahulugan ng salitang ito) Nais kong muling bigyang-diin ang pambihirang papel ng makasagisag, di-berbal na mga representasyon sa iba't ibang proseso ng malikhain at intelektwal, kabilang ang pag-aaral, pagtuklas ng bagong kaalaman, pamamahala ng mga kumplikadong bagay, atbp. kakayahan ng tao. At dito, siyempre, mahalagang papel nabibilang sa mga computer system na may mga bagong teknolohiya upang suportahan ang mga kakayahan na ito, lalo na, batay sa mga cognitive graphics at virtual reality system.

Bibliograpiya

5. Zenkin A. A. Cognitive computer graphics // M.: Nauka, 1991.-S. 187.

7. Rakcheeva T.A. Cognitive na representasyon ng ritmikong istraktura ng ECG // Mga produkto at system ng software. - 1992. -L6 2.- S. 38-47.

4. Eremeev A.P., Korotkoe O.V., Popov A.V. Visual controller para sa mga sistema ng suporta sa desisyon // Mga Pamamaraan / Sh Conf. sa artificial intelligence. Tver.-1992. T. 1.- S. 142-145.

2. Bakharev I.A., Leder V.E., Matekin M.P. Display ng Smart Day Graphics Tools

kumplikadong dinamika teknolohikal na proseso// Mga produkto at system ng software. -1992. - Hindi. 2.- S. 34-37.

8. V.Bajdoun, LXitvintseva. SJvfalitov et al. Tekris: Ang matalinong sistema para sa text animation // Proc. ng East-West Conf. sa Art. Intel. EWAIC93. Setyembre 7-9, Moscow, Russia. 1993.

3. Hamilton J., SmithA., McWilliams G. et al. Isang virtual reality// Business Week. - 1993. - No. 1.

6. Litvintseva L.V. Konseptwal na modelo ng isang visualization system para sa tatlong-dimensional na mga dynamic na eksena // Mga produkto at system ng software. No. 2.1992.

1. Baidun V.V., Bunin A.I., Bunina O.Yu. Pagsusuri ng mga tekstong paglalarawan ng mga dynamic na spatial na eksena sa TEKRIS system // Mga produkto at system ng software. -1992. -Hindi. 3. - S. 42-48.

NILALAMAN

Panimula……………………………………………………………………………………2

Cognitive computer graphics………………………………….3
Ang konsepto ng cognitive computer graphics…………………….5
Illustrative at cognitive function ng CG………………………………….6
Mga gawain at kinakailangan ng cognitive CG……………………………………………………8
Illustrative at cognitive functions ng multimedia…………….10

Konklusyon…………………………………………………………………………13
Listahan ng mga ginamit na literatura……………………………………………………14

PANIMULA

Ang pagbuo ng mga electronic multimedia tool ay nagbubukas ng panimula ng mga bagong didactic na pagkakataon para sa larangan ng edukasyon. Kaya, ginagawang posible ng mga system ng interactive na graphics at animation na kontrolin ang kanilang nilalaman, hugis, sukat, kulay at iba pang mga parameter sa proseso ng pagsusuri ng imahe upang makamit ang pinakamalaking visibility. Ang mga ito at ang ilang iba pang mga posibilidad ay hindi pa rin naiintindihan ng mga nag-develop ng mga teknolohiya sa pag-aaral ng elektroniko, na hindi pinapayagan ang buong paggamit ng potensyal na pang-edukasyon ng multimedia. Ang katotohanan ay ang paggamit ng multimedia sa e-learning ay hindi lamang pinapataas ang bilis ng paglilipat ng impormasyon sa mga mag-aaral at pinatataas ang antas ng pag-unawa nito, ngunit nag-aambag din sa pagbuo ng mga mahahalagang katangian para sa isang espesyalista sa anumang industriya bilang intuwisyon, propesyonal. "flair", mapanlikhang pag-iisip.
Ang epekto ng interactive na computer graphics sa intuitive, mapanlikhang pag-iisip ay humantong sa paglitaw ng isang bagong direksyon sa mga problema ng artificial intelligence - cognitive (i.e., cognition-promoting) computer graphics.
Ang layunin ng gawain ay upang isaalang-alang ang mga isyu ng system organization ng mga software tool para sa pagpapatupad ng mga cognitive album sa isang network na kapaligiran, pati na rin ang mga konsepto ng cognitive computer graphics.

1. Cognitive computer graphics

Ang kaalaman ng tao ay gumagamit, kumbaga, ng dalawang mekanismo ng pag-iisip. Ang isa sa mga ito ay ang kakayahang magtrabaho sa mga abstract na string ng character na may ilang semantiko at pragmatic na representasyon na nauugnay sa kanila. Ito ang kakayahang magtrabaho sa mga teksto sa pinakamalawak na kahulugan ng salita. Ang ganitong pag-iisip ay maaaring tawaging simboliko o algebraic. Ang isa pa ay ang kakayahang magtrabaho sa mga pandama na larawan at ideya tungkol sa mga larawang ito. Ang ganitong mga imahe ay mas tiyak at pinagsama kaysa sa mga simbolikong representasyon. Ngunit ang mga ito ay mas "malabo", "hindi gaanong lohikal" kaysa sa kung ano ang nakatago sa likod ng mga elemento kung saan gumagana ang algebraic na pag-iisip. Ngunit kung wala sila, hindi natin masasalamin sa ating isipan ang mundo sa ating paligid sa kabuuan na katangian natin. Tinutukoy ng kakayahang magtrabaho sa mga pandama na larawan (at, higit sa lahat, sa mga visual na larawan) kung ano ang matatawag na geometric na pag-iisip. isa
Maraming mga eksperto sa larangan ng sikolohiya ng pag-iisip ay kumbinsido na ito ay ang pagkakaroon ng dalawang paraan ng paglalahad ng impormasyon (sa anyo ng isang pagkakasunud-sunod ng mga simbolo at sa anyo ng mga larawan-mga larawan), ang kakayahang magtrabaho sa kanila at maiugnay ang pareho. mga paraan ng representasyon sa bawat isa na nagbibigay ng mismong phenomenon ng pag-iisip ng tao.
May pangangailangan para sa paglitaw ng mga espesyal na tool para sa pagtatrabaho sa mga visual na representasyon at mga paraan upang lumipat mula sa mga ito patungo sa mga representasyong tekstuwal at ang reverse transition. Kaya, ang pangunahing gawain ay itinakda, mula sa kung saan ang isang bagong lugar ng problema ay umuusbong na ngayon - cognitive graphics.

Ang mga cognitive graphics ay naiiba sa mga computer graphics dahil ang pangunahing gawain nito ay ang lumikha ng gayong mga modelo ng representasyon ng kaalaman (mga modelong nagbibigay-malay) kung saan posible na kumatawan sa parehong mga bagay na katangian ng algebraic na pag-iisip at mga larawan-larawan kung saan gumagana ang geometric na pag-iisip sa magkatulad na paraan. . Ang mga pinagsama-samang istrukturang nagbibigay-malay ay ang mga pangunahing bagay ng mga cognitive graphics.
Ang pagtaas ng papel ay nagsisimula nang gampanan ng paggamit ng mga kakayahan ng ICG sa pangunahing siyentipikong pananaliksik. Kasabay nito, ang diin sa illustrative function ng ICG, katangian ng paunang yugto, i.e. ang pagbuo, halimbawa, ng mga tipikal na dia- at histogram, lahat ng uri ng dalawang-dimensional na graph, mga plano at diagram, mga graph ng iba't ibang functional dependencies, atbp., ay lalong lumilipat patungo sa aktibong paggamit ng mga kakayahan ng ICG na nagbibigay-daan sa "maximum na paggamit sa siyentipikong pananaliksik tao kakayahang mag-isip sa mga kumplikadong spatial pattern.
Ang cognitive function ng mga imahe ay ginamit sa agham bago pa man ang pagdating ng mga computer. Mga matalinghagang representasyon na nauugnay sa mga konsepto ng graph, tree, network, atbp. tumulong na patunayan ang maraming bagong theorems, ginawang posible ng mga lupon ng Euler na mailarawan ang abstract na kaugnayan ng syllogistic ni Aristotle, ang mga diagram ng Venn ay gumawa ng mga visual na pamamaraan para sa pagsusuri ng mga function ng algebra ng lohika. 2
Malaki ang pangako ng sistematikong paggamit ng cognitive graphics sa mga computer bilang bahagi ng mga sistema ng human-machine. Kahit na ang napaka-mahiyain na mga pagtatangka sa direksyon na ito, na kilala bilang mga teknolohiyang multimedia, na ngayon ay umaakit ng malapit na atensyon ng mga espesyalista (lalo na ang mga kasangkot sa paglikha ng mga matalinong sistema ng pag-aaral), ay nagpapakita ng pangako ng naturang pag-aaral.

2. Ang konsepto ng cognitive computer graphics

"Mas mainam na makakita ng isang beses kaysa makarinig ng isang daang beses ..." - sabi ng katutubong karunungan. Mula sa puntong ito, ang buong kasaysayan ng agham ay isang nakakumbinsi na paglalarawan ng walang hanggang pagnanais ng tao na palawakin ang mga limitasyon ng ebolusyon ng kanyang pananaw sa nakapaligid na mundo. Inimbento ng tao ang teleskopyo upang ilapit at mas mahusay na makita ang mga misteryo ng mga stellar na mundo na nakatago mula sa direktang pagmamasid, lumikha siya ng isang mikroskopyo upang makita, suriin ang pinakamaliit na bagay ng microworld ... Ang X-ray at spectroscopy ay nagpapahintulot sa isang tao na makita ang panloob istraktura ng bagay, binuksan ng tomography ang tingin ng tao panloob na mundo buhay na organismo, thermal imaging pinapayagan siya upang direktang makita ang init, isang radiovisor - radio waves ... Atbp., atbp ... - Tingnan, isaalang-alang, mabatid ... - ngunit hindi lamang dahil sa pamamagitan ng mata sa tao ang utak tumatanggap ng higit sa 90 porsiyento ng impormasyon tungkol sa nakapaligid na mundo: ang pangitain ay hindi lamang isang channel, o isang receiver, o isang converter ng visual na impormasyon, ngunit, tila, isa sa pinakamahalagang elemento ng mismong teknolohiya ng matalinhaga, intuitive, malikhain, i.e. lalo na ang pagbuo ng bagong kaalaman, pag-iisip.
Kilalang-kilala na ang isang matagumpay na pagguhit ay hindi lamang nakakumbinsi na ilarawan ang kakanyahan, ang kahulugan ng isang kumplikadong teoretikal na isyu: ang gayong pagguhit kung minsan ay nagbibigay-daan - at hindi gaanong bihira - upang makita ang bago, hindi inaasahang mga aspeto ng isang tila kilalang problema, lalo na. , upang MAKITA ang isang bagong pagsasaalang-alang, pag-iisip, ideya . Sa madaling salita, gumaganap ang mga graphics hindi lamang sa karaniwan, tradisyonal na ILLUSTRATIVE na function, kundi pati na rin sa isa pa, hindi gaanong mahalaga, COGNITIVE, o cognition-promoting, function. At ang modernong teknolohiya ng impormasyon ay nagbubukas sa panimula ng mga bagong pagkakataon para sa paggamit lamang ng ganoong Cognitive Computer Graphics (CCG) sa larangan, una sa lahat, ng abstract theoretical na pananaliksik. Pangunahing Agham(FN).
Ang QCG ay isang uri ng unibersal na analogue ng isang teleskopyo, mikroskopyo, X-ray spectrometer, tomograph, thermal imager, atbp. na may mahalagang pagkakaiba, gayunpaman, na ito ang unang pisikal na aparato sa kasaysayan ng agham na nagpapahintulot sa isa na makakita ng mga bagay ng hindi pisikal, hindi nakikitang mundo ng mga abstraction ng siyensya. Kung isasaalang-alang natin na ang mga abstraction na ito ay nagsasama rin ng maraming mga regularidad na tumutukoy sa pag-uugali ng mga bagay at sistema ng totoong mundo, kung gayon ang problema ng CCG visualization ng mga abstract na entity ay higit pa sa puro akademikong interes.

3. Nagpapakita at nagbibigay-malay na mga pag-andar ng CG

Sa kasalukuyan, ang computer graphics ay isa sa pinakamabilis na umuunlad na mga lugar ng bago teknolohiya ng impormasyon. Kaya, sa siyentipikong pananaliksik, kabilang ang pangunahing pananaliksik, ang diin sa ilustratibong pag-andar ng CG, na katangian ng paunang yugto, ay lalong lumilipat patungo sa paggamit ng mga posibilidad ng CG na nagpapahintulot sa pag-activate ng kakayahan ng tao na mag-isip sa mga kumplikadong spatial na imahe. . Sa pagsasaalang-alang na ito, ang dalawang mga pag-andar ng CG ay nagsisimula nang malinaw na nakikilala: illustrative at cognitive. 3
Ang mapaglarawang function ng CG ay nagbibigay-daan sa amin na isama sa isang mas marami o hindi gaanong sapat na visual na disenyo lamang ang alam na, i.e. umiiral na alinman sa mundo sa paligid natin, o bilang isang ideya sa ulo ng mananaliksik. Ang cognitive function ng CG ay ang paggamit ng ilan graphic na larawan kumuha ng bago, i.e. kaalaman na hindi pa umiiral kahit na sa pinuno ng isang espesyalista, o hindi bababa sa kontribusyon sa intelektwal na proseso ng pagkuha ng kaalamang ito.
Ang mga mapaglarawang pag-andar ng CG ay ipinapatupad sa mga sistemang pang-edukasyon ng isang uri ng deklaratibo kapag naglilipat sa mga mag-aaral ng isang articulated na bahagi ng kaalaman, na ipinakita sa anyo ng paunang inihanda na impormasyon na may mga graphic, animation at mga paglalarawan ng video.
Ang cognitive function ng CG ay nagpapakita ng sarili sa mga sistema ng isang uri ng pamamaraan, kapag ang mga mag-aaral ay "nakakakuha" ng kaalaman mula sa pananaliksik sa mga modelong pangmatematika ng mga bagay na pinag-aaralan, at, dahil ang prosesong ito ng pagbuo ng kaalaman ay nakabatay sa isang intuitive right-hemisphere na mekanismo ng pag-iisip, ang kaalamang ito mismo ay higit na personal sa kalikasan. Ang bawat tao ay bumubuo ng mga pamamaraan ng subconscious mental na aktibidad sa kanyang sariling paraan. Ang modernong sikolohikal na agham ay walang mahigpit na napatunayang mga pamamaraan para sa pagbuo ng malikhaing potensyal ng isang tao, kahit na ito ay isang propesyonal. Isa sa mga kilalang heuristic approach sa pagbuo ng intuitive professionally oriented na pag-iisip ay ang solusyon sa mga problema sa pananaliksik. Ang paggamit ng mga sistema ng pang-edukasyon na computer ng isang uri ng pamamaraan ay ginagawang posible na makabuluhang palakasin ang prosesong ito, inaalis ang mga nakagawiang operasyon mula dito, at ginagawang posible na magsagawa ng iba't ibang mga eksperimento sa mga modelo ng matematika.
Ang papel na ginagampanan ng CG sa pananaliksik na pang-edukasyon ay hindi maaaring labis na tantiyahin. Ito ay ang mga graphic na larawan ng kurso at mga resulta ng mga eksperimento sa mga modelo ng matematika na nagpapahintulot sa bawat mag-aaral na bumuo ng kanyang sariling imahe ng bagay o phenomenon na pinag-aaralan sa lahat ng integridad at iba't ibang koneksyon nito. Walang alinlangan din na ang mga imahe ng computer ay gumaganap, una sa lahat, isang nagbibigay-malay, at hindi isang illustrative function, dahil sa proseso ng gawaing pang-edukasyon sa mga sistema ng computer ng isang uri ng pamamaraan, ang mga mag-aaral ay bumubuo ng puro personal, i.e. hindi umiiral sa form na ito para sa sinuman, mga bahagi ng kaalaman.
Siyempre, ang mga pagkakaiba sa pagitan ng illustrative at cognitive function ng computer graphics ay sa halip arbitrary. Kadalasan, ang isang ordinaryong graphic na paglalarawan ay maaaring mag-udyok sa ilang mga mag-aaral sa isang bagong ideya, payagan silang makita ang ilang mga elemento ng kaalaman na hindi "namuhunan" ng guro-developer ng isang pang-edukasyon na sistema ng computer ng isang uri ng deklaratibo. Kaya, ang naglalarawang function ng isang computer na imahe ay nagiging isang cognitive function. Sa kabilang banda, ang nagbibigay-malay na pag-andar ng isang imahe ng computer sa mga unang eksperimento sa mga sistemang pang-edukasyon ng isang uri ng pamamaraan sa karagdagang mga eksperimento ay maaaring maging isang illustrative function para sa isang na "natuklasan" at, samakatuwid, hindi na isang bagong pag-aari ng bagay. pinag-aaralan.
Gayunpaman, ang mga pangunahing pagkakaiba sa lohikal at intuitive na mekanismo ng pag-iisip ng tao, na nagmumula sa mga pagkakaibang ito sa mga anyo ng representasyon ng kaalaman at mga pamamaraan ng kanilang pag-unlad, ay ginagawang kapaki-pakinabang na pamamaraan upang makilala sa pagitan ng mga naglalarawan at nagbibigay-malay na mga pag-andar ng computer graphics at nagbibigay-daan sa mas malinaw. pagbabalangkas ng mga didactic na gawain ng mga graphic na imahe sa pagbuo ng mga sistemang pang-edukasyon sa computer.

4. Mga gawain at pangangailangan ng cognitive CG

Ang isang kilalang dalubhasa sa larangan ng artificial intelligence na si D. A. Pospelov ay bumalangkas ng tatlong pangunahing gawain ng cognitive computer graphics. Ang unang gawain ay upang lumikha ng gayong mga modelo ng representasyon ng kaalaman kung saan posible na kumatawan sa parehong mga bagay na katangian ng lohikal na pag-iisip at mga larawan-mga larawan kung saan gumagana ang makasagisag na pag-iisip na may pare-parehong paraan. Ang pangalawang gawain ay ang visualization ng mga kaalaman ng tao kung saan hindi pa posible na makahanap ng mga paglalarawan sa teksto. Ang pangatlo ay ang paghahanap ng mga paraan upang lumipat mula sa mga naobserbahang larawan-larawan patungo sa pagbabalangkas ng ilang hypothesis tungkol sa mga mekanismo at proseso na nakatago sa likod ng dinamika ng mga naobserbahang larawan. 4
Ang tatlong mga gawain ng cognitive CG mula sa pananaw ng mga teknolohiya ng impormasyon ng edukasyon ay dapat na pupunan ng ika-apat na gawain, na lumikha ng mga kondisyon para sa pagbuo ng intuwisyon na nakatuon sa propesyonal at mga malikhaing kakayahan sa mga mag-aaral.
Kapag bumubuo ng mga sistema ng computer para sa pagsusuri, disenyo at pagsasanay sa inhinyero, kadalasan ay nagpapatuloy sila mula sa unang dalawang gawain ng cognitive graphics, kapag ang kaalaman tungkol sa isang teknikal na bagay na nakuha sa kurso ng pananaliksik sa multidimensional na mga modelo ng matematika at ipinakita sa karaniwang simbolikong-digital na anyo ay nagiging hindi naa-access para sa pagsusuri ng tao dahil sa malaking halaga ng impormasyon.
Ang isang malinaw na pag-unawa sa ikatlo at ikaapat na gawain ng cognitive graphics ay nagbibigay-daan sa amin na bumalangkas ng mga karagdagang kinakailangan para sa parehong aktwal na mga graphic na larawan at ang kaukulang software at metodolohikal na suporta. Kabilang sa mga ito ay: ang kasapatan ng mga bagay o prosesong pinag-aaralan, ang mga pamamaraan ng inhinyero at mga pamamaraan ng pagtuturo na ginamit; pagiging natural at accessibility para sa pang-unawa ng mga hindi gaanong sinanay o kahit hindi handa na mga gumagamit; kaginhawaan para sa pagsusuri ng mga pattern ng husay ng pamamahagi ng mga parameter; aesthetic appeal, bilis ng pagbuo ng imahe.

Ang mga mag-aaral ay dapat ding makapili ng uri ng larawan. Ang katotohanan ay ang parehong impormasyon ay maaaring ipakita sa graphical na anyo sa iba't ibang paraan. Halimbawa, sa mekanika ng isang deformed solid body, mga sampu iba't ibang uri mga larawan. Ang mga resulta ng mga espesyal na pag-aaral ng mga ganitong uri ng graphic na pagpapakita ng impormasyon ay nagpapakita na ang bawat tao, sa pamamagitan ng kanyang indibidwal, personal na pang-unawa, ay sinusuri ang pagiging epektibo ng isang partikular na uri ng imahe sa kanyang sariling paraan, at ang mga pagtatasa ng iba't ibang tao ay maaaring magkakaiba nang malaki. . Samakatuwid, ang mga sistema ng pang-edukasyon na computer ay dapat magkaroon ng isang hanay ng iba't ibang paraan ng graphical na pagpapakita ng impormasyon upang ang bawat mag-aaral ay makapili ng uri ng larawan na pinakaangkop para sa kanya, o gumamit ng iba't ibang mga graphic na larawan upang pag-aralan ang mga resulta ng mga kalkulasyon ng makina. Kinakailangang bigyan ng pagkakataon ang mga mag-aaral na kontrolin ang mga imahe - upang pag-iba-ibahin ang laki nito, hanay ng kulay, posisyon ng pananaw ng tagamasid, ang bilang at posisyon ng mga pinagmumulan ng liwanag, ang antas ng kaibahan ng mga ipinapakitang halaga, atbp. Ang lahat ng mga tampok na ito ng graphical na interface ay hindi lamang nagpapahintulot sa mga mag-aaral na pumili ng naaangkop na mga anyo ng mga graphic na larawan, ngunit ipinakilala din ang mga bahagi ng laro at pananaliksik sa gawaing pang-edukasyon, natural na hinihikayat ang mga mag-aaral sa isang malalim at komprehensibong pagsusuri ng mga katangian ng mga bagay at prosesong pinag-aaralan. .

5. Illustrative at cognitive function ng multimedia

Ang pagbibigay-kahulugan sa mga pagkakaiba sa itaas sa pagitan ng kaliwa at kanang hemisphere na mekanismo ng pag-iisip na may kaugnayan sa aktibidad ng pag-iisip ng mga mag-aaral, maaari nating tapusin na ang lohikal na pag-iisip ay nag-iisa lamang ng ilan sa mga pinakamahalagang elemento ng kaalaman at bumubuo mula sa kanila ng isang hindi malabo na ideya ng mga bagay at prosesong pinag-aaralan, habang ang hindi malay ay nagbibigay ng isang holistic na pang-unawa sa mundo sa lahat ng pagkakaiba-iba nito.
Batay sa pagkakaibang ito, maaaring makilala ang dalawang function ng multimedia - illustrative at cognitive.
Ang huwarang function ay nagbibigay ng suporta para sa lohikal na pag-iisip. Sa kasong ito, ang bagay na multimedia ay nagpapatibay, naglalarawan ng ilang malinaw na ipinahayag na pag-iisip, pag-aari ng bagay o prosesong pinag-aaralan, i.e. kung ano ang nabalangkas na, halimbawa, ng isang guro-developer.
Ang cognitive function ay upang makakuha ng bago sa tulong ng ilang bagay na multimedia, i.e. kaalaman na hindi pa umiiral kahit na sa pinuno ng isang espesyalista, o hindi bababa sa kontribusyon sa intelektwal na proseso ng pagkuha ng kaalamang ito.
Ang illustrative function ng multimedia ay ipinatupad sa mga sistemang pang-edukasyon ng isang deklaratibong uri kapag naglilipat sa mga mag-aaral ng isang articulated na bahagi ng kaalaman, na ipinakita sa anyo ng pre-prepared na impormasyon na may mga graphic, animation, audio at video na mga guhit. Ang cognitive function ng multimedia, atbp.

Ang papel ay nagpapakita ng isang pag-aaral ng mga layunin at layunin ng cognitive computer graphics at pagmomolde. Ang kanilang pag-uuri ay isinasaalang-alang. Ang isang comparative analysis ng cognitive computer graphics at pagmomodelo ay ibinigay.
Isinasaalang-alang ang mga package at tool na nagpapatupad ng mga ideya ng cognitive science. Ang kanilang pag-uuri at mga tampok ng aplikasyon ay ibinigay.
Ibinibigay ang pagsusuri ng mga domestic at foreign development sa larangan ng cognitive sciences. Ang isang pagsusuri ng mga prospect ng naturang mga gawa ay ginawa.

1 Panimula sa cognitive computer science

Sa pag-unlad ng ating lipunan, ang daloy ng impormasyon na nangangailangan ng pagproseso ay lumalaki na parang avalanche. At ang pagiging kumplikado ng pagsusuri nito ay tumataas nang naaayon. Ang dami ng mga gawaing ito ay lumampas sa mga posibilidad isip ng tao. Kahit na ang ilang partikular na pagpoproseso ng makina ay hindi palaging ginagawang posible na kumuha ng bago o ninanais na kaalaman mula sa daloy ng impormasyon. Samakatuwid, may pangangailangan para sa isang qualitatively different level ng pagproseso nito, na kinabibilangan ng paggamit ng mga pamamaraan at paraan ng cognitive computer graphics o modeling.

Ang pangunahing gawain ng mga pamamaraang nagbibigay-malay ay ang pag-automate ng bahagi ng mga pag-andar mga prosesong nagbibigay-malay. Samakatuwid, ang mga teknolohiyang ito ay maaaring magamit sa lahat ng mga lugar kung saan ang kaalaman mismo ay hinihiling.

Ang pangkalahatang layunin ng computer cognitive sciences ay ang paglikha ng isang qualitatively na bagong kaalaman sa pamamagitan ng pagtagumpayan ng mga hadlang ng perception, kaalaman at pag-unawa na nauugnay sa paglalahad ng impormasyon sa karaniwang alphanumeric form. Halimbawa, ang pagsilang ng panimula ng mga bagong siyentipikong ideya ay kadalasang hindi maaaring bawasan sa isang proseso ng pagbabawas, isang pormal na lohikal na konklusyon ng mga hypotheses at teorya.

1.1 Pangunahing konsepto

Sa pangkalahatan, ang cognitive computer modeling (CCM) ay tumutukoy sa pagmomodelo ng mental, cognitive na mga proseso. Gayunpaman, sa view ng katotohanan na kamakailang mga panahon Ang cognitive modeling ay malawakang ginagamit sa mahirap gawing pormal na paggawa ng desisyon at mga problema sa pamamahala; ang sumusunod na kahulugan ay makikita nang mas madalas.
Ang CCM ay isang paraan ng pagsusuri na tumutukoy sa lakas at direksyon ng impluwensya ng mga kadahilanan sa paglipat ng control object sa target na estado, na isinasaalang-alang ang pagkakapareho at pagkakaiba sa impluwensya ng iba't ibang mga kadahilanan sa control object. Ang batayan ng naturang mga modelong nagbibigay-malay ay karaniwang isang klasikal na mapa ng kognitibo.

Ang classical cognitive map ay isang nakadirekta na graph kung saan ang privileged vertex ay ilang hinaharap (karaniwang target) na estado ng control object, ang natitirang vertices ay tumutugma sa mga salik, ang mga arc na nagkokonekta sa mga salik sa state vertex ay may kapal at sign na tumutugma sa lakas at direksyon ng impluwensya ng salik na ito sa paglipat ng control object sa ibinigay na estado, at ang mga arko na nagkokonekta sa mga salik ay nagpapakita ng pagkakatulad at pagkakaiba sa impluwensya ng mga salik na ito sa control object.

Ang B ay nagbibigay ng katulad na kahulugan at itinuturo na ang sanhi-at-epektong graph ay isang pinasimple na subjective na modelo ng functional na organisasyon ng naobserbahang sistema at ito ay isang "raw" na materyal para sa karagdagang pananaliksik at pagbabago - cognitive modeling. Ang mga figure 1.1 - 1.2 ay nagbibigay ng mga halimbawa ng mga cognitive na mapa.

Figure 1.1 - Isang halimbawa ng cognitive map ng ilang sitwasyon sa ekonomiya, na binuo sa cognitive modeling system na "CANVA"

Figure 1.2 - Isang halimbawa ng cognitive map na binuo sa cognitive modeling system na "iThink"

Ang pinaka-pangkalahatang kahulugan ng cognitive computer modeling ay ibinigay sa , kung saan ito ay nauunawaan bilang ang synthesis ng tradisyonal na computer modeling at cognitive computer graphics.
Ang konsepto ng cognitive megamaps ay ipinakilala bilang isang espesyal na uri ng classical cognitive maps. Ang kanilang pag-uuri at mga halimbawa ay isinasaalang-alang din dito.

Ang ibig sabihin ng cognitive computer graphics (CCG) ay ang paglikha ng naturang mga modelo ng representasyon ng kaalaman, kung saan posibleng kumatawan sa parehong mga bagay na katangian ng verbal-logical, simbolikong antas ng pag-iisip, at mga larawan-larawang katangian ng hindi simbolikong pag-iisip . Ang CCG ay direktang nauugnay sa proseso ng maka-agham na pagkamalikhain.

1.2 Mga gawain ng cognitive computer graphics

Sa kasalukuyan, ang computer graphics ay isa sa pinakamabilis na pag-unlad ng mga lugar ng mga bagong teknolohiya ng impormasyon. Kaya, sa siyentipikong pananaliksik, kabilang ang pangunahing pananaliksik, ang pagbibigay-diin sa ilustratibong pag-andar ng CG, na katangian ng paunang yugto, ay lalong lumilipat patungo sa paggamit ng mga kakayahan ng CG na nagbibigay-daan sa pag-activate ng kakayahan na likas sa isang tao na mag-isip sa kumplikadong spatial na mga imahe. Sa pagsasaalang-alang na ito, ang dalawang mga pag-andar ng CG ay nagsisimula nang malinaw na nakikilala: illustrative at cognitive.

Ang mapaglarawang function ng CG ay nagbibigay-daan sa amin na isama sa isang mas marami o hindi gaanong sapat na visual na disenyo lamang ang alam na, i.e. umiiral na alinman sa mundo sa paligid natin, o bilang isang ideya sa ulo ng mananaliksik. Ang cognitive function ng CG ay upang makakuha ng bago sa tulong ng isang tiyak na graphic na imahe, i.e. kaalaman na hindi pa umiiral kahit na sa pinuno ng isang espesyalista, o hindi bababa sa kontribusyon sa intelektwal na proseso ng pagkuha ng kaalamang ito.
Ang mga mapaglarawang function ng CG ay ipinapatupad sa mga sistema ng isang uri ng deklaratibo kapag naglilipat sa mga user ng isang articulated na bahagi ng kaalaman, na ipinakita sa anyo ng pre-prepared na impormasyon na may graphic na animation at mga paglalarawan ng video.

Ang cognitive function ng CG ay nagpapakita mismo sa mga sistema ng isang uri ng pamamaraan, kapag ang mga gumagamit ay "makakuha" ng kaalaman sa pamamagitan ng pananaliksik, kapwa sa mga modelo ng matematika ng mga bagay na pinag-aaralan, at sa proseso ng pagsusuri sa mga aktibidad sa pagpapatakbo ng mga gumagawa ng desisyon sa iba't ibang uri mga bagay ng kontrol at pamamahala. Malinaw na dahil ang prosesong ito ng pagbuo ng kaalaman ay nakabatay sa isang intuitive na right-hemispheric na mekanismo ng pag-iisip, ang kaalamang ito mismo ay higit sa lahat ay likas na dalubhasa.

1.3 Mga gawain ng cognitive computer modeling

Ang cognitive approach sa pagmomodelo ay nakatuon sa pag-activate ng mga prosesong intelektwal ng paksa at pagtulong sa kanya na ayusin ang kanyang representasyon ng sitwasyon ng problema sa anyo ng isang pormal na modelo. Tulad ng nabanggit kanina, ang isang cognitive na mapa ng sitwasyon ay karaniwang ginagamit bilang isang modelo.
Ang teknolohiya ng cognitive analysis at pagmomolde ay ginagawang posible na sistematikong makilala at patunayan ang kasalukuyang sitwasyon at, sa isang antas ng husay, magmungkahi ng mga paraan upang malutas ang problema sa sitwasyong ito, na isinasaalang-alang ang mga kadahilanan sa kapaligiran.

Ang paggamit ng cognitive analysis at modeling ay nagbubukas ng mga bagong posibilidad para sa pagtataya at pamamahala sa iba't ibang lugar:
- sa larangan ng ekonomiya binibigyang-daan ka nitong bumuo at bigyang-katwiran ang isang diskarte sa maikling panahon pag-unlad ng ekonomiya negosyo, bangko, rehiyon o maging ang buong estado, na isinasaalang-alang ang epekto ng mga pagbabago sa panlabas na kapaligiran;
- sa larangan ng pananalapi at stock market - upang isaalang-alang ang mga inaasahan ng mga kalahok sa merkado;
– sa larangan ng militar at sa larangan ng seguridad ng impormasyon - upang kontrahin ang mga estratehikong armas ng impormasyon, pagkilala sa mga istruktura ng salungatan nang maaga at pagbuo ng sapat na mga hakbang

2 Pag-uuri ng mga gawain ng cognitive computer graphics at pagmomodelo

Sa kanilang sarili, ang mga konsepto ng cognitive graphics at cognitive modeling ay makabuluhang naiiba. Alinsunod dito, ang mga pag-unlad na isinasagawa sa mga lugar na ito ay magkakaiba din. Ngunit ang dalawang lugar na ito ng computer science ay hindi maaaring isaalang-alang nang hiwalay. Sila ay nasa malapit na relasyon at galugarin ang mga isyu na umaakma sa isa't isa.
Parehong sa cognitive modeling at sa cognitive graphics, mayroong 3 pangunahing lugar ng mga gawain na dapat lutasin, na ipinakita sa Talahanayan 1.

Talahanayan 2.1 Pag-uuri ng mga gawain ng KKM at KKG

	KKM	KKG
1	ang gawain ay verbalizable, ngunit hindi malulutas o mahirap lutasin nang hindi gumagamit ng ilang di-tradisyonal na pamamaraan, halimbawa, mga ekspertong sistema	ang paglikha ng gayong mga modelo ng representasyon ng kaalaman, kung saan posible na kumatawan sa parehong mga bagay na katangian ng lohikal na pag-iisip at mga larawan-mga larawan kung saan gumagana ang matalinghagang pag-iisip na may pare-parehong paraan
2	pagmomodelo ng mga prosesong nagbibigay-malay na nauugnay sa pag-unawa at pagproseso ng teksto at graphic na impormasyon, i.e. pagbuo ng mga system tulad ng "Text - drawing" at "Drawing - text"	visualization ng mga kaalaman ng tao kung saan hindi pa posible na makahanap ng mga paglalarawan sa teksto
3	mga sistema ng pang-unawa at pagsusuri" - sa maraming paraan na katulad ng punto 1, gayunpaman, hindi ang pagiging kumplikado ng gawain ang kritikal dito, ngunit ang dami ng paunang impormasyon at ang oras na ibinigay upang makagawa ng desisyon	maghanap ng mga paraan upang lumipat mula sa mga naobserbahang larawan-mga larawan patungo sa pagbabalangkas ng ilang hypothesis tungkol sa mga mekanismo at prosesong iyon na nakatago sa likod ng dinamika ng mga naobserbahang larawan

Gayunpaman, ang kasalukuyang magagamit na mga produkto ng pananaliksik, pagpapaunlad, at software ay hindi aktwal na nakikilala sa pagitan ng mga gawain sa CCM at CCG, ngunit nilulutas ang mga ito nang magkasama sa loob ng isa sa tatlong lugar.

2.1 Pagdaragdag ng katalusan ng ipinapakitang dinamika ng proseso

Kadalasan ay may problema sa pagiging kritikal ng oras ng reaksyon ng operator upang baguhin ang ilang mga parameter sa real-time na mga sistema ng kontrol. Ang operator ay dapat, sa kaganapan ng isang abnormal na sitwasyon, magpasya sa kawastuhan ng pag-uugali ng kaukulang mga subsystem. Ang paggawa ng hindi sapat o maling mga desisyon ay maaaring humantong sa malalaking pagkalugi sa materyal.

Upang bawasan ang oras na kinakailangan para sa pang-unawa ng ito o ang impormasyong iyon, kapag ito ay ipinakita, makatuwiran na hindi gaanong bumaling sa mababang-pagganap na "mekanismo" ng lohika, ngunit sa mas malakas - intuitively associative na pag-iisip.
AT kasong ito Isinasaalang-alang ng pamamaraang nagbibigay-malay na ang impormasyong ipinakita sa anyo ng isang pagbabago sa hugis, kulay ng isang pigura, pagbaluktot ng mga proporsyon nito ay nakikita nang mas mabilis kaysa sa parehong impormasyon sa anyo ng teksto.

2.2 Cognitive process modelling para sa karagdagang pagsusuri

Ang layunin ng cognitive modeling ay bumuo at sumubok ng mga hypotheses tungkol sa functional structure ng naobserbahang sitwasyon hanggang sa magkaroon ng functional structure na makapagpaliwanag sa gawi ng naobserbahang sitwasyon.

Ang mga pangunahing kinakailangan para sa mga computer system ng cognitive modeling ay pagiging bukas sa anuman posibleng pagbabago maraming mga kadahilanan ng sitwasyon, sanhi-at-epekto na mga relasyon, pagkuha at pagpapaliwanag ng mga husay na pagtataya ng pag-unlad ng sitwasyon (paglutas ng direktang problema "Ano ang mangyayari kung ..."), pagkuha ng payo at rekomendasyon sa pamamahala ng sitwasyon (paglutas ng ang kabaligtaran na problema "Ano ang kailangan upang ...").
bottleneck umiiral na mga sistema Ang cognitive modelling ng mga sitwasyon ay ang hindi pagkakapare-pareho ng kanilang user interface at pagpoproseso ng mga algorithm sa sikolohikal na katangian subjective na pagsukat ng mga halaga at lakas ng magkaparehong impluwensya ng mga kadahilanan ng naobserbahang sitwasyon. Ang hindi pagkakapare-pareho na ito ay humahantong sa mga pagkakamali at maling kuru-kuro ng dalubhasa sa pagtukoy ng lakas ng magkaparehong impluwensya ng mga salik na kasama sa cognitive model ng sitwasyon. Ang pagbuo ng isang diskarte sa pag-uugali para sa isang paksa batay sa isang modelong nagbibigay-malay na may mga maling akala ay natural na humahantong sa mga diskarte sa delusional.

2.3 Mataas na kalidad na visualization ng data

Sa loob ng maraming millennia, ang pananalita, teksto at mga static na imahe ang naging pangunahing tagapagdala ng intelektwal na kaalaman ng tao. Ngunit lahat ng mga carrier na ito ay maaari lamang ilarawan ang dynamics ng isang proseso, ngunit hindi ito muling gawin. Sa paglipas ng panahon, ang kaalaman ng tao ay lumalalim at nagiging mas kumplikado, samakatuwid, upang maihatid ito, kinakailangan ang mga paraan na maaaring magpakita ng dinamika, at hindi ilarawan ito. Ang isa sa mga unang tulad ng media ay isang imahe ng video, ngunit hindi ito may kakayahang ipakita ang dynamics ng karamihan sa mga proseso. Sa hinaharap, nagsimulang gamitin ang pagmomodelo ng computer upang malutas ang problemang ito.

Ngunit hindi sapat na ilipat lamang ang kaalaman. Ito ay kinakailangan upang ihatid ito sa isang paraan na ito ay naa-access sa pag-unawa ng cognizer. Ito ang pagkakaiba sa pagitan ng KM at KKM at ang problema sa pagpili ng mga kategorya ng representasyon ng kaalaman.Ang katotohanan ay mula sa pagkabata ang isang tao ay tinuruan na mag-isip sa mga kategorya tunay na mundo, na maaari niyang hawakan, makita, atbp. Pero ano nakatatandang bata, ang mas abstract na mga kategorya at pamamaraan ng pagmamanipula ng mga ito ay kailangan niyang matutunan.

Bilang karagdagan, ang daloy ng impormasyon ay patuloy na lumalaki at nagbabago. Sa mga unibersidad, ang pag-aaral ay pagsasaulo ng walang katapusang tumpok ng mga diagram, graph at talata ng teksto na mahirap basahin at mahirap unawain. Araw-araw, isang daang abstract na bagay at ang mga relasyon sa pagitan ng mga ito ay kailangang itala sa memorya. At marami sa mga konsepto na naglalarawan sa dinamika ng isang proseso ay kadalasang mahirap ihatid kahit na sa ilang mga guhit na eskematiko.
Kaya, sa mga modelong nagbibigay-malay, ang gayong representasyon ng mga konseptong pang-agham ay dapat mapili na makakatulong sa paglulunsad ng mga mekanismo ng pag-iisip at hikayatin ang mag-aaral na huwag alalahanin ang ilang kaalaman, ngunit magkaroon ng kamalayan dito.

Ang pangangailangan na isaalang-alang ang mga tampok ng intelektwal na pang-unawa ng impormasyon ay binanggit din sa. Bilang isang halimbawa, ang mga pamamaraan para sa pagpapakita ng mga patlang ng pisikal na katangian ng mga teknikal na bagay at mga algorithm para sa pagbuo ng kaukulang mga imahe na may mataas na potensyal na nagbibigay-malay. Kaya ang pamamahagi ng mga puwersa ng plato ay imposibleng isipin nang walang simulation. Ngunit ang pagpili ng modelo ng pagtatanghal ay nakasalalay sa indibidwal.

Figure 2.1 - Pamamahagi ng mga puwersa sa plato (dalawang pagpipilian).

3 Pag-uuri ng mga produkto ng software gamit ang mga ideya ng cognitive computer modelling at graphics.

3.1 Suporta sa cognitive interface

Ang pagpapataas ng kaalaman ng mga interface ng pakikipag-ugnayan ng tao-machine ay malulutas ang problema sa itaas ng pagiging kritikal ng oras ng reaksyon ng operator.
Halimbawa, kung ang impormasyon mula sa ilang libong sensor ng discrete at tuloy-tuloy na uri ay ipinapakita sa console ng operator na kumokontrol sa kumplikadong teknolohiya sa real time, maraming mga larawan ng video (mimic diagram, mga talahanayan, atbp.) ang ginagamit upang ipakita ito. Ang operator ay dapat na maunawaan ang lahat ng impormasyong ito at, sa kaganapan ng isang hindi normal na sitwasyon, gumawa ng isang desisyon upang itama ang pag-uugali ng mga kaukulang subsystem. Ang paggawa ng hindi sapat o maling mga desisyon ay maaaring humantong sa mabigat na materyal o kahit na pagkalugi ng tao, habang ang oras na magagamit para sa pagmuni-muni ay kinakalkula sa ilang minuto. Samakatuwid, ang mga taong gumaganap bilang mga operator o dispatcher sa mga ganitong sitwasyon ay kadalasang nakakaranas ng sobrang stress.

Ang kumpanya na "TASMO-BIT" ay aktibong umuunlad sa direksyon na ito:
-KOGRA - real-time na cognitive intelligent system para sa operational management
-Ang DIEKS ay isang dinamikong sistema ng dalubhasa para sa mga diagnostic sa pagpapatakbo ng estado ng kagamitan ng mga pasilidad at industriyang mapanganib sa kapaligiran.
-Porcupine - ang sistema ay idinisenyo upang bumuo ng isang user interface at i-configure ang pakikipag-ugnayan sa pagitan ng mga elemento ng user interface at mga elemento ng access sa panlabas na mapagkukunan datos.
Ipinapakita ng Figure 3.1 ang mga tool na ipinatupad sa loob ng user interface ng SPRINT-RV system sa unit 5 ng Novovoronezh NPP.

Figure 3.1 - Isang halimbawa ng cognitive user interface.

3.2 Cognitive modeling sa mga pakete ng simulation

Hindi lahat ng simulation environment ay maaaring maging cognitive. Para dito, kinakailangan na ang mga gawain ng cognitive graphics ay ginanap, i.e. hindi bababa sa pagkakaroon sa kapaligirang ito ng mga bagay na katangian ng lohikal na pag-iisip o mga larawan-larawan kung saan gumagana ang matalinghagang pag-iisip.
Halimbawa, para sa pagmomodelo ng mga proseso ng negosyo, ang mga pamamaraan at pamantayan ay binuo na nagbibigay-daan sa kanila na mailarawan at mailarawan. Ang SADT ay isa sa pinakasikat at malawakang ginagamit na simulation system. Ang SADT ay isang acronym para sa Structured Analysis and Design Technique (Technology pagsusuri sa istruktura at disenyo) ay mga graphic na simbolo at isang paraan para sa paglalarawan ng mga proseso. Maaaring ilapat ang SADT sa lahat ng yugto ikot ng buhay mga sistema. Ang pagkilala sa pagiging kapaki-pakinabang ng SADT ay humantong sa standardisasyon at paglalathala ng bahagi ng functional modeling nito bilang ang IDEFO functional modeling methodology at standard.
Ang mga ito at iba pang mga pamantayan ay ginagamit sa mga pakete tulad ng BPwin mula sa Logik Works, ProCap 6.0, ProSim 7.0, SmartER 5.0 mula sa Knowledge Based Systems Inc. at iba pa.
Isinasagawa ang visualization ng subject area sa karamihan ng kasalukuyang available na software packages gamit ang mga classical cognitive na mapa. Ang unang gayong mga modelo ay naimbento noong unang bahagi ng 80s. Nakabatay sila sa karamihan makabagong sistema dynamic na pagmomodelo sa pananalapi, politika at negosyo.
Kabilang sa mga pinakasikat na modernong pag-unlad ay ang Hyper Logic, IntelligenceWare, InfraLogic, Aptronix, Oracle at marami pang iba. Ang CubiCalc package mula sa HyperLogic ay isa sa pinakamakapangyarihang expert system batay sa fuzzy logic.
Sa post-Soviet space, iThink at Simulink packages ang pinakasikat. Gayunpaman, ang mga paketeng ito ay medyo mahirap gamitin, bagaman ayon sa dokumentasyon sila ay nakatuon sa "ordinaryong mga tagapamahala".
Ang mga huling taon ng pag-unlad at aktwal na handa na mga pakete ng mga katulad na sistema ay lumitaw sa domestic market. Sa kanila:
- software system na "Situation", "Compass", "KIT" na nilikha sa IPU RAS
- sistema ng cognitive modeling "CANVA", Kulinich A. A.
- system cognitive modeling KTR EVS Kutakov S.V.
at iba pa.
Hiwalay, sa direksyong ito, ang mga gawa ng A.E. Yankovskaya. Ang visualization at pagbibigay-katwiran sa paggawa ng desisyon ay batay sa mga elemento ng cognitive graphics, na batay sa 4 na paraan ng graphic visualization: histogram espesyal na uri, equilateral triangle, pie chart na may isang segment at isang parihaba, ang mapa ni Carnot. 3.3 Mga pakete para sa pagbuo ng mataas na kalidad na visualization ng data Kadalasan, ang kaalaman tungkol sa isang teknikal na bagay na nakuha sa kurso ng pananaliksik sa multidimensional na mga modelo ng matematika at ipinakita sa karaniwang simbolikong-numerical na anyo ay hindi magagamit para sa pagsusuri ng tao dahil sa hindi sapat mataas na lebel abstractness ng impormasyon.
Ang pinaka-pangkalahatang diskarte sa paglutas ng problemang ito ay ipinatupad sa DeductorStudio package, na nagpapahintulot sa iyo na ipakita ang parehong data sa maraming iba't ibang paraan. espesyal na atensyon nararapat pagtutulungan ng magkakasama ilang mga unibersidad sa Russia: virtual na pondo ng natural na agham at pang-agham-teknikal na epekto "Effective Physics". Ang proyekto ay isang tool na pang-edukasyon, pamamaraan at sanggunian, na ipinatupad batay sa mga modernong teknolohiya sa Internet, at nakatuon sa iba't ibang antas edukasyon (secondary general; primary, secondary, higher at postgraduate professional). Ang bawat epekto sa pondo, bilang karagdagan sa isang pormal at karaniwang paglalarawan, ay may animation na naglalarawan ng kakanyahan ng epekto. Sa mga pag-unlad ng technopark ng DonNTU, ang klase ng mga animated na phenomena ay hindi limitado sa pisika. Sa loob ng ilang taon na ngayon, mayroong isang portal ng mga masters, kung saan ang bawat gawaing pang-agham ay naglalaman ng isang paliwanag na animation. Ang isa pang tool para sa pagpapahusay ng cognitive learning ay visual programming, programming na gumagamit ng higit sa isang dimensyon upang ihatid ang mga semantika. Ang isang kahanga-hangang tampok ng Visual Programming ay ang pag-aambag nito sa pagbuo ng mga algorithmic na kakayahan ng talino nang hindi pinag-aaralan ang mga tampok at subtleties ng panloob na arkitektura ng isang computer o OS. Nakakatulong ang visual programming na malampasan ang hadlang sa koordinasyon at hadlang sa pag-unawa. Yung. sinumang mag-aaral na magsulat ng isang programa ay hindi kailangang matutunan ang syntax ng mga operator, variable, atbp.
Kabilang sa mga nasabing development environment ang VUFC (Visual Unix Filter Components), ang SIVIL ay isang programming language at isang library ng mga subroutine sa mga larawan, LegoRobolab at marami pang iba.

Ang mga natitirang tagumpay sa lugar na ito ay kabilang sa Zenkin A.A. Sinasaliksik niya ang mga kakayahan sa pagbuo ng kaalaman ng cognitive computer graphics. Ang mga system na binuo niya ay nagpapahintulot sa pagtatrabaho sa mga larawan (pythograms) ng mga abstract na bagay sa matematika na nagpapagana sa gawain ng kanang hemisphere ng utak ng tao, na responsable para sa visual na pag-iisip at malikhaing intuwisyon. Nagbibigay-daan ito sa iyo na tumuklas ng bago siyentipikong katotohanan, ideya, hypotheses. Sa gayon, nakakuha siya ng mga hindi mahalaga na resulta sa teorya ng numero, lohika, at teorya ng set.

Figure 3.3 - Isang halimbawa na may parabola, ang DSTC system - Dialogue System para sa pagsisiyasat ng mga problema sa additive Theory of Numbers.

Isa sa pinaka mabisang pamamaraan Ang pagpapakita ng mga multidimensional na vector ng impormasyon ay mga pictograph - mga imaheng eskematiko. Ang mga mukha ni Chernov ay isang tipikal na halimbawa ng gayong pagpapakita.

Ang mga mukha ni Chernov ay isang eskematiko na representasyon ng mga mukha na ang ilang partikular na katangian ay tumutugma mga kamag-anak na halaga ibinigay na mga katangian. Kaya, magkakaibang set ng data ang magkakatugma iba't ibang ekspresyon Ang mga mukha ni Chernov, na nagpapahintulot sa iyo na makuha Pangkalahatang ideya tungkol sa estado ng sistema at ang antas ng paglihis mula sa pamantayan ng mga indibidwal na katangian nito. Halimbawa, ang mga mata na masyadong malaki ay maaaring magpahiwatig ng isang paglihis mula sa pamantayan ng kaukulang katangian laban sa background ng pamantayan ng iba. Minsan ang ganitong paraan ng graphical na representasyon ay nagpapakita ng mga nakatagong pattern ng mga ugnayan sa pagitan ng data na hindi maihayag ng ibang mga pamamaraan.

4 Konklusyon

Sa kurso ng gawaing ito, ang mga layunin at layunin ng cognitive computer graphics at pagmomolde ay pinag-aralan. Ang kanilang pag-uuri ay isinasaalang-alang.
Ang mga pakete at tool na nagpapatupad ng mga ideya ng mga agham na nagbibigay-malay ay pinag-aralan.
Ito ay itinatag na ang cognitive modeling at graphics ay kasalukuyang nangangako, mabilis na umuunlad na mga lugar ng computer science, na sumasaklaw sa medyo malawak na klase ng mga inilapat na problema.
Ang pinaka-maaasahan na direksyon ng cognitive computer modeling sa ating market ngayon ay ang paglikha ng mga situational center at expert system na ginagawang posible na gumawa ng mga desisyon sa mahirap-to-formalisable na mga gawain at magkaroon ng interface na naa-access ng karaniwang user. Dahil ang mga ganitong sistema ay lalong hinihiling sa kapaligiran ng negosyo.
Ang mga kasalukuyang bersyon ng Kanluran ng naturang mga sistema ay medyo mahal, ay ipinatupad sa mga mamahaling kagamitan at mahirap maunawaan para sa karaniwang gumagamit.
Sa isang banda, nagbubukas ito ng isa pang hindi napunong angkop na lugar para sa merkado ng paggawa, dahil may kakulangan ng mga espesyalista sa larangan ng pagpapanatili at pagsasaayos ng mga naturang sistema. At sa kabilang banda, ginagawang posible para sa mga domestic developer na makipagkumpitensya dahil sa mas mababang gastos.

Nasa ibaba ang isang applet na ginagaya ang mga mukha ni Chernov para sa iba't ibang estado ng pasyente. Ang laki ng mga mata ay tumutugma sa temperatura ng pasyente, ang kurbada ng ngiti - ang itaas na presyon (malungkot na ngiti - mataas na presyon) at ang pagkakaroon/kawalan ng namamagang lalamunan ay tumutugma sa pagkakaroon/kawalan ng mga tainga sa pictogram.
Ang applet ay lilitaw sa ibaba sa isang Java-enabled na browser.

Panitikan

Website: IPU RAS, Sector-51 "Cognitive analysis at pagmomodelo ng mga sitwasyon": http://www.ipu.ru/labs/lab51/projects.htm.
Kulinich A.A. Subject-oriented system ng conceptual modeling "Canva". Mga Pamamaraan ng 1st International Conference "Cognitive Analysis and Management of the Development of Situations". Moscow, Oktubre, 2001
Anoprienko A.Ya. Mula sa pagkalkula hanggang sa pag-unawa: cognitive computer modeling at karanasan ng praktikal na aplikasyon nito sa halimbawa ng paglutas ng problema ng Phaistos disk // Mga gawaing pang-agham Donetsk State Technical University. Isyu 6. Serye "Computer science, cybernetics at computer technology" (IKVT-99). - Donetsk: DonGTU. - 1999. - S. 36-47
Anoprienko A.Ya. Cognitive megamaps: ang karanasan ng muling pagtatayo ng mga modelong bumubuo ng kultura at mga larawan ng mundo // Mga gawaing siyentipiko ng DonNTU. Isyu 39 - Donetsk: DonGTU. - 2002 - S. 206-221
Shemakin Yu. I. Mga Simula ng Computational Linguistics: Proc. allowance. Moscow: MGOU Publishing House, A / O "Rosvuznauka", 1992.
Gelovani V.A., Bashlykov A.A., Britkov V.B., Vyazilov E.D. Mga matalinong sistema ng suporta sa pagpapasya sa mga sitwasyong pang-emergency gamit ang impormasyon tungkol sa kalagayan ng kapaligiran: Editoryal URSS. – 2001.
Solovov A.V. Disenyo ng mga sistema ng computer para sa mga layuning pang-edukasyon: Pagtuturo. Samara: SGAU, 1995. 138s.
Zenkin A.A., .ZenkinA.A., Cognitive Reality: Generation of Creative Solutions in Science, Education, Management. // Mga Pamamaraan ng International Conference "User Interface sa Modern Computer Systems". - Orel, Russia, 1999
Chernoff H.: "Paggamit ng mga mukha upang kumatawan sa mga punto sa K-dimensional na espasyo nang grapiko", J. ASA, 1973, blg. 68.

Sa pagsulat ng abstract (Hunyo 2006), hindi pa tapos ang gawain ng master. pangwakas na pagkumpleto- Enero 2007 Ang buong teksto ng trabaho at lahat ng materyal sa paksa ay maaaring makuha mula sa may-akda o sa kanyang superbisor pagkatapos ng tinukoy na petsa.