МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ РАСПОЗНАВАНИЯ И ОБУЧЕНИЯ РАСПОЗНАВАНИЮ НА ЦВМ
— способ исследования различных свойств алгоритмов распознавания и обучения распознаванию, при котором исследуемые алгоритмы реализуются в виде программ для универсальных цифровых вычислительных машин. Моделирование является осн. экспериментальным средством для проверки справедливости исходных положений и выводов теории распознавания образов. Положительные результаты моделирования позволяют переходить к конструированию распознающих систем, реализующих исследованные алгоритмы. В практике современного распознавания образов моделирование используют, нанр., при реализации процессов обучения читающих автоматов (в частности, при выборе эталонов для читающих автоматов корреляционных), при распознавании речевых сигналов, при анализе разнообразных схем персептрона.
По сравнению с другими способами исследования (напр., прямым макетированием распознающей системы) моделирование обладает рядом преимуществ. Оно, в частности, позволяет легко переходить от одного типа исследуемых алгоритмов к другому, сравнивать различные алгоритмы в идентичных условиях на одном и том же распознаваемом материале, осуществлять изменения в моделируемых алгоритмах в процессе исследований, оценивать каждое в отдельности изменение тех. характеристик функциональных блоков распознающей системы и его влияние на надежность распознавания (с целью выработки рациональных требований к ним), определять, в какой степени принятые матем. модели объектов распознавания адекватны реальным сигналам.
Целесообразно различать два возможных подхода к моделированию: при одном подходе моделируются одновременно и алгоритмы и сами распознаваемые сигналы (т. е. исследования проводятся в идеализированных условиях, на «модельных» наборах признаков); при другом — информацией для распознавания и обучения распознаванию являются реальные сигналы. В этом случае ЦВМ должна быть оснащена тех. средствами для ввода значений признаков реальных сигналов. Такими средствами могут быть, напр., сканирующие устр-ва для кодирования оптических изображений, устр-ва для кодирования речевых сигналов. Системы моделирования, ориентированные на распознавание определенной категории сигналов (напр., оптические изображения, диагностические измерения в технике или медицине, речевые сигналы), условно можно подразделить на исследовательские системы широкого профиля и узко специализированные системы.
Системы широкого профиля предназначены гл. о- для изучения рабочих характеристик и сравнительного анализа различных алгоритмов в рамках определенных классов задач распознавания и обучения распознаванию, для опенки влияиия различных ограничений, налагаемых на распознаваемые сигналы и обучающие выборки сигналов, для исследования матем. моделей объектов распознавания. Такие системы моделирования должны включать: 1) устр-ва, осуществляющие кодирование и ввод в ЦВМ значений различных признаков рассматриваемых сигналов; 2) средства оперативной связи исследователя с системой, благодаря которым можно вмешиваться в работу моделируемого алгоритма, корректировать его на основе промежуточных результатов и представлять эти результаты в удобной для исследователя форме (напр., графической; 3) развитое матем. обеспечение (в виде стандартных подпрограмм), с помощью которого можно производить осн. процедуры обработки и распознавания сигналов, заданных в виде массивов численных значений признаков.
Проблема создания эффективного математического обеспечения ЦВМ исследовательской системы моделирования широкого профиля совпадает, в конечном счете, с проблемой создания специализированных алгоритмических языков, ориентированных на моделирование. Узкоспециализированные системы моделирования предназначены для проверки рабочих характеристик одного конкретного алгоритма на больших массивах реальных сигналов. С помощью таких систем можно программным путем исследовать влияние возможных погрешностей аппаратуры проектируемой распознающей системы, оценивать допустимые отклонения характеристик распознаваемых сигналов (напр., качество печати читающего автомата).
В отличие от системы моделирования широкого профиля вводное устройство узкоспециализированной системы должно обеспечивать большую скорость введения в ЦВМ больших массивов значений признаков распознаваемых сигналов в виде, наиболее близком к принятому в проектируемой распознающей системе. Напр., при моделировании конкретного читающего автомата таким вводным устройством может быть блок подачи документов и сканирования знаков, взятый от реального автомата и дополненный соответствующими элементами, кодирующими значения признаков для ввода в ЦВМ.
Г. Л. Гимельфарб, В. И. Рыбак.
