Существующие сегодня алгоритмы распознавания образов

План лекции

1) Детерминизм - учение о предопределённости;

2) Существующие сегодня алгоритмы распознавания образов;

3) Структура памяти;

4) Предлагаемый алгоритм распознавания образов;

5) Алгоритм принятия решений;

6) Автоматизация алгоритма.

7) Настроение.

8) Заключение.

Детерминизм - учение о предопределённости

Детерминизм - ( от лат. determino - определяю) - убеждение в метафизике, согласно которому все в мире происходит согласно законам. С точки зрения детерминизма возможные в будущем события предсказуемы, если известны порождающие их причины и исходные условия. Жесткий детерминизм настаивает, что причинами предопределено все в мире, так что человек совершенно не властен над будущим.

Совершенно точное определение. Мир существует по жёстким законам, не терпящим исключений. Основой утверждения является физика как наука, качественно описывающая строение материального мира. На поверхности Земли вода течёт сверху вниз, согласно гравитации, и в этом процессе нет исключений. Компьютер работает по известным алгоритмам перетекания электрической энергии из области с высокой плотностью в область с низкой плотностью, и в этом процессе также нет исключений. Мы можем однозначно рассчитать, предсказать ответную реакцию машины на наше воздействие.

Человек является ограниченной функционирующей системой. Человек существует в нашем мире и живёт по законам нашего мира. Следовательно процессы в нём можно описать при помощи физических законов. Всё можно описать по законам физики, и человека можно описать по законам физики.

Этот момент ключевой в теме этого параграфа. Человеческий мозг может быть рассчитан по законам физики, потому что процессы в нём реальны и поддаются количественному и качественному анализу. Результат этих процессов может быть рассчитан. То есть человек каждый момент времени будет принимать единственно верное на данный момент решение, согласно его памяти.

Также необходимо отметить, что память человека принципиально ограничена, объём мозга не бесконечен и в смысле возможности запоминания информации, и в смысле расположения в пространстве. Человек при принятии решений будет пользоваться только ограниченным объёмом знаний, расположенном в его голове.

Теперь, два слова скептикам, считающим себя свободными, и по тому творцами собственной судьбы. Свобода человека - это возможность самостоятельно наблюдать органами чувств некие предметы и явления, после чего по средствам собственной памяти на них реагировать. Ограничение или отсутствие свободы подразумевает реагирование по средствам чужой памяти. То есть когда кто-то говорит вам как взаимодействовать с наблюдаемым предметом и явлением.

Существующие сегодня алгоритмы распознавания образов

Рассмотрим один, наиболее характерный пример распознавания образов на примере распознавания звука. В любом случае первым шагом должно быть действие перевода аналогового сигнала в цифровой (рис 1). Разбиваем сигнал на участки времени и находим для каждого участка среднее значение измеряемой величины. Для звука это - напряжение.

Человеческий мозг делает примерно то же самое. Установлено, что мы видим только 24 кадра в секунду. Для звука также должно быть использовано дробление на временные участки.

Рис 1. График преобразования аналогового сигнала в цифровой.

Успешно преобразовав сигнал в цифровой вид, получим шаблон, с которым будем сравнивать новые сигналы и идентифицировать их. Сейчас процесс идентификации основан на следующем принципе. Для каждого значения в цифровом виде определяется область (рис 2). Новый сигнал преобразуется в цифровой вид и сравнивается с этой областью. В случае попадания значения в область, новый сигнал идентифицируется как эквивалентный к шаблонному.

Рис 2. График идентификации сигнала с помощью

сравнения с областью значений.

Однако, невозможно достоверно распознать образ используя сравнение образа с областью значений. Во-первых, это связано с тем, что алгоритм не способен к самообучению. Если ввести автоматическое запоминание новых образов без автоматической отчистки памяти, то произойдёт быстрое заполнение памяти. Отчистка памяти должна производиться сознательно или человеком из памяти компьютера в ручном режиме, или программой в компьютере, работающей с помощью алгоритма сознания. Во-вторых, параметры речи и звуков неидеальны. Неидеальны настолько, что человек может быть не воспринят алгоритмом, разговаривая нормальным для него языком. В-третьих, не должно быть посторонних шумов. Предположим, человек картавит, то есть замещает в разговоре букву на любую другую. Человек может понять такую речь, но если применить её к рассматриваемому принципу, то алгоритм должен воспринимать слово без буквы или с другой буквой. Но в языке существует множество слов, различных по значению, но схожих по звучанию. Например, хлеб и хлев. Кроме того существуют диалекты, эмоции, другие языки.

Структура памяти

Прежде чем рассказывать, по какой схеме предлагаю создавать алгоритм работы сознания, рассмотрим концепцию алгоритма. То есть, необходимо провести параллели между философией и математикой.

Философское положение следующее: Каждый человек в данный момент времени принимает единственно верное решение, основанное на его памяти. Здесь необходимо пояснить, что только в данный момент времени. Поскольку в последующий момент человек может понять, что это решение неверно.

Память человека состоит из связанных между собой объёмов информации, назовём их шаблонами. Принятие решений и распознавание объектов происходит с помощью сопоставления этих шаблонов информации. То есть, мы получим извне аналоговый сигнал, переведём его в цифровой, а после этот цифровой сигнал сопоставим с имеющейся в памяти информацией. Полученный неидеальный шаблон сопоставляем с множеством шаблонов и идентифицируем получаемый шаблон (процесс рассмотрим ниже). Необходимо использовать для распознавания образа только существующие шаблоны. Не должно быть областей значений, вероятностей и приближений. Сознание работает по жестким, абсолютно логичным законам.

Память представляет собой базу данных из образов, полученных из органов чувств. Ничего не берётся из неоткуда. Вся информация, имеющаяся у человека, поступила к человеку извне через органы чувств или является комбинацией поступившей извне информации. Образ - это сигнал от предмета воспринимаемый органом чувств, переведённый в цифровой вид.

Предмет в виде информации - это совокупность образов из различных органов чувств (рис 3).

Рис 3. Принципиальная схема предмета в виде информации.

Предмет может состоять из множества предметов или быть частью предмета (рис 4, 5). Структура памяти будет выглядеть как ограниченный набор шаблонов, соединённых во взаимозависимые структуры. Указание на один образ структуры даст ссылку на другой. Например, учитель говорит ученику: " Напиши слово молоко". В этом случае слуховой образ слова был воспринят учеником и переведён в зрительный. (Порядок совершения действия описан ниже).

Рис 4. Принципиальная схема базы данных предметов и образов.

Рис 5. Принципиальная схема сложного образа.

Образ не должен быть уникальным и принадлежать только одному предмету. Один образ и один предмет могут быть частями нескольких предметов. Таким образом память - это база данных, состоящая из взаимозависимых элементов. Например можно рассмотреть такой образ, как цвет, который может повторяться на совершенно различных предметах. Цвет будет иметь структуру, как предмет, являясь произносимым термином. Слово имеет звук, цвет на бумаге и может быть записано или сложено из различных предметов.

Наиболее важным для понимания последующей информации является то, что в памяти человека содержится информация на самого себя. То есть, в памяти человека есть образы собственного тела и его частей. Дальнейшая логика основана на соотнесении (соединении) окружающих образов с образами самого человека.