Задачи, решаемые в процессе создания систем распознавания.
Итак, мы уже знаем, что распознавание образов в технике - необходимый элемент процесса механизации и автоматизации машин, устройств и систем для
-замены человека там, где используется тяжелый физический труд;
-реализации быстрых реакций в управлении там, где нет времени на раздумье;
-замены человека в так называемых рутинных операциях, то есть, повторяющихся действиях, не требующих умственных усилий.
В результате сопоставления конкретных решений и разработок оказалось, что несмотря на многообразие и особенности приложений, задачи создания систем распознавания имели много общего, не зависящего от указанной специфики.
Вот почему для выработки методических подходов теории распознавания имело смысл выделять общие повторяющиеся приемы, а их число естественно должно быть ограниченным и легко объединяемым в задачи. Сами же эти задачи должны были явиться ключевыми для создания любой системы распознавания. В результате оказалось, что найденный методический подход к построению систем распознавания образов инвариантен к предметной области.
Эти два примера показали, что подходы к построению систем распознавания практически ничем не отличаются, несмотря на специфику самих создаваемых систем.
В результате мы получили общие представления о последовательности решения и составляющих задачи создания системы распознавания. В результате отмечаем, что несмотря на различие предметных областей подходы к построению СР - одинаковы. Система распознаваний заболеваний сердца строилась также, как и система распознавания самолетов, но заменить ее она не позволяет. Точно также СР самолетов не может применяться для решения задач распознавания заболеваний сердца.
Системы распознавания объектов (явлений), создаваемые человеком всегда узко специализированы в отличии от его собственных природных возможностей.
Что же касается общего подхода к построению любой системы, то теперь, если у нас имеется некоторая совокупность объектов или явлений, которые необходимо распознавать (классифицировать), на основе обобщения действий при создании СР в 2-х рассмотренных примерах мы знаем, что последовательность решения соответствующих задач следующая:
-в соответствии с выбранным принципом совокупность объектов или явлений подразделяется на ряд классов (говорят: назначается алфавит классов);
-разрабатывается совокупность признаков (говорят: словарь);
-на языке словаря признаков описывается каждый класс;
-выбираются и (или) создаются средства определения признаков;
-на вычислительных средствах реализуется алгоритм сопоставления апостериорных и априорных данных и принимается решение о результатах распознавания.
В то же время, несмотря на выполненное определение последовательности действий, проведенное рассмотрение не позволяет ответить на следующие вопросы:
-как лучше производить разбиение объектов (самолеты, заболевания и пр.) по классам;
-как накапливать и обрабатывать априорную информацию;
-из каких соображений выбирать признаки;
-как описывать классы на языке признаков;
-на основе каких методов сравнивать априорную и апостериорную информацию;
-когда и как появляется вся система распознавания.
Все эти вопросы являются предметом рассмотрения в пределах читаемого курса. Мы будем их детализировать все более глубоко по мере освоения предмета
Итак, главные выводы:
1. Задачи, решаемые в процессе создания систем распознавания, инвариантны относительно предметной области, имеют много общего, основываются на едином методологическом подходе.
2. Каждая система распознавания индивидуальна и предназначается только для одного вполне конкретного вида объектов или явлений.
Если найдена сфера применения распознавания, то соответствующая система должна разрабатываться заново с учетом новых специфических свойств объектов (явлений), определяющих как систему измерений характеристик, так и словарь признаков, алфавит классов и алгоритм принятия решений.
3. СР должна создаваться методом последовательных приближений внутренней структуры на ее математической модели по мере накопления необходимой информации
ЗАДАЧА № 1
Определение полного перечня признаков (параметров), характеризующих объекты или явления, для которых данная система разрабатывается.
Поэтому для решения 1-ой задачи создания СР необходимо найти все возможные признаки, описывающие объекты распознавания, с тем, чтобы при оценке эффективности решений системы не возвращаться к этой задаче, обнаружив ограниченность выбранных признаков на последующих этапах разработки.
А. Детерминированные признаки - это такие характеристики объектов или явлений, которые имеют конкретные и постоянные числовые значения.
Б.. Вероятностные признаки - это характеристики объекта (явления), носящие случайный характер
В. Логические признаки распознавания - это характеристики объекта или явления, представленные в виде элементарных высказываний об истинности (“да”, "нет” или “истина”, “ложь”).
Г. Структурные признаки - непроизводные (то есть, элементарные, не производимые из других элементарных признаков) элементы (символы), примитивы изображения объекта распознавания
Структурное описание в отличии от разложений:
-понятнее (физичнее) для человека, решающего задачу распознавания объекта;
-приемлемо и для компьютерной реализации при распознавании;
-свободно от трудоемкости вычислений и потерь информации, свойственных разложениям.
* * *
Таким образом, мы рассмотрели очень подробно 1-ую задачу создания систем распознавания - определение полного перечня признаков (параметров), характеризующих объекты или явления, для которых данная система разрабатывается. Главные выводы:
1) Выбор, назначение признаков распознавания - эвристическая операция, зависящая от творчества, изобретательности разработчика.
2) Состав признаков , выбираемых на этом этапе, должен быть как можно более разносторонним и полным, независимым от того, можно или нельзя эти признаки получить.
3) Выбор признаков должен осуществляться в группах детерминированных, вероятностных, логических и структурных.