Владимир Петров - Структурный анализ систем

Рис. 8.9. Закономерность многоступенчатой обработки

1. Простой многоступенчатый ДаФЗ.

Пример 8.20. Веб-страница

Изображение на веб-странице делается фотоаппаратом, а представляется на мониторе. Фотоаппарат фиксирует световой сигнал, обрабатывает его и создает файл изображения. Компьютер, представляющий веб-страницу, может дополнительно обрабатывать файл, например адаптировать цвета и размеры для лучшего представления на мониторе. Фотоаппарат и монитор не обмениваются информацией.

2. Согласованный многоступенчатый ДаФЗ. Имеются случаи, когда вместе с информацией включаются и метаданные.

Пример 8.21. Цифровой зеркальный фотоаппарат

Цифровой зеркальный фотоаппарат (DSLR) фиксирует необработанное (или частично обработанное) изображение вместе с настройками съемки. Необработанное изображение передается на персональный компьютер, на котором эти параметры используются для завершения обработки изображения и получения окончательной фотографии.

3. Общий многоступенчатый ДаФЗ. Алгоритм обработки разделен на подпрограммы, которые могут иметь общую структуру, чтобы содержать все знания. Глобальные знания используются для обработки информации от каждого входа.

Закономерность обработки многих источников

Закономерность обработки многих источников гласит: система обработки информации с разными источниками, как правило, обрабатывает несколько источников совместно . Несколько входов с одинаковыми или различными видами информации могут совместно обрабатываться, исследуя корреляцию между ними.

Пример 8.22. Несколько источников информации

Несколько источников информации — это видео, содержащее видео- и аудиоинформацию. Отношение между ними может быть использовано для улучшения распознавание речи, уменьшения шума и сжатия видео.

В соответствии с закономерностью обработки многих источников любой простой ДаФЗ со многими источникамиимеет тенденцию стать когерентным ДаФЗ со многими источниками. В когерентном ДаФЗ со многими источникамиотслеживаются и обрабатываются все источники информации, но обработка выполняется независимо. Когерентный ДаФЗ со многими источникамиможет преобразовываться в согласованный ДаФЗ со многими источниками , где знания частично распределяются посредством подсистем между разными источниками. В конце концов, согласованный ДаФЗ со многими источникамиможет влиться в коллективный ДаФЗ со многими источникамис центральной обработкой знаний (рис. 8.10).

Рис. 8.10. Закономерность обработки многих источников

Пример 8.23. Видеоконференция

1. Простой ДаФЗ со многими источниками.

Две независимые системы находятся рядом. Например, видеоконференция с двумя независимыми системами: аудио и видео.

2. Когерентный ДаФЗ со многими источниками.

Управление видеоконференцией осуществляется на основании аудио и видеосигналов. Например, направленный микрофон ориентируется на говорящего человека на основании обработки видеосигнала.

3. Согласованный ДаФЗ со многими источниками.

В видеоконференции изображение может быть увеличено на основании обработки видеосигнала и направления звука говорящего, в то время как микрофон ориентирован на основании обработки звука и расположение говорящего человека. Это может быть особо полезно для выявления основного докладчика, когда имеется несколько человек в фоновом режиме.

4. Коллективный ДаФЗ со многими источниками.

В видеоконференции видеоизображение будет увеличено и направленный микрофон ориентирован на основании совместного анализа видео- и аудиоканалов.

Закономерность приспособляемости

Закономерность приспособляемости гласит: система обработки информации имеет тенденцию приспосабливать прежние данные для повышения своей эффективности. То есть система имеет тенденцию изучения информации, полученной раньше, и можно приспособить ее, чтобы получить наилучшие результаты для поступающей информации.

Пример 8.24. Система распознавания речи

Неконтролируемая система обучения, распознавание речи, поисковые системы и т. д.

Статический ДаФЗне изменяется во времени, имеет набор априорных знаний (З) и функциональности (Ф). Меняться могут только данные (Д 1 — Д n). Статический ДаФЗможет стать обучающимся ДаФЗ, если база знаний (З 1 — З n) меняется в зависимости от поступающих данных (Д 1 — Д n). В эволюционном ДаФЗизменяются во времени не только знания (З 1 — З n), но и функции (Ф 1 — Ф n), воздействуют на данные (Д 1 — Д n), (рис. 8.11).

Рис. 8.11. Тенденция приспособляемости

Пример 8.25. Система распознавания речи

1. Статический ДаФЗ.

Для распознавания речи используется только заранее фиксированный словарь. Изменяться во времени могут только данные (Д 1 — Д n), например информация, которую произносит человек. Знания (З) и функция (Ф) остаются неизменными. Знания — фиксированный словарь, функция — распознавание речи.

2. Обучающийся ДаФЗ.

Система реализована в виде системы неконтролируемого обучения. Словарь адаптируется и включает новый образец, каждый раз, когда речь произнесена с высокой степенью достоверности. Со временем словарь (З 1 — З n) приспосабливается под говорящих, использующих эту систему. Система знаний (З 1 — З n) приспосабливается к окружающей среде, но функция (Ф) не меняется.

3. Эволюционный ДаФЗ.

Система не только адаптирует свои знания (З 1 — З n), но и изменяет свои функции (Ф 1 — Ф n) или добавляет новые возможности. Добавляется новая функциональность (Ф 1 — Ф n) — система может говорить , синтезируя речь на основании собранных знаний. Может воспроизводиться речь не только любого, даже не существующего человека, но и любого существа, возможен синтез новой музыки и любых новых звуков .

Комплексный ДаФЗ

Можно применять комбинации описанных выше законов. На рис. 8.12 показан пример обучающегося коллективного ДаФЗ со многими источниками.

Имеются два источника информации Д 1nи Д 2n. Коллективное знание З nизучает изменение данных во времени. Функция Ф 1nвоздействует на эволюционирующие данные Д 1n, поэтому Д 1n—Ф 1n—З nявляется развивающейся ДаФЗ. При многоступенчатой обработке на источник Д 2nвоздействуют Ф 2и Ф ’ 2 под воздействием общего обучающегося знания З n.

Рис. 8.12. Пример комплексного ДаФЗ

Пример 8.26. Распознавание объекта

Система может осуществлять распознавание любого объекта, не только по аудио и визуальной информации, но и по запаху, температуре, электромагнитным излучениям и т. д. Кроме того, система может осуществлять синтез существующих и несуществующих объектов по любым параметрам.