ЭВРИСТИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ В РАСПОЗНАВАНИИ

— методы решения задач распознавания, обучения или самообучения распознаванию, основанные на интуитивных, опирающихся на предшествующий опыт, соображениях. Этим Э.м. в р. отличаются от формальных методов, логически выводимых из определенных гипотез о мн-вах распознаваемых сигналов, о классе, к которому заведомо принадлежит решающая функция, и т. п. Эвристические методы могут привести к быстрому и успешному решению той или иной проблемы в тех случаях, когда имеется опыт решения сходных в каком-либо отношении проблем. В подобных случаях решение удается найти без больших затрат усилий и времени на изучение закономерностей, специфичных для данной конкретной проблемы. Решение находят На основе аналогий и не вполне осознанных ассоциаций с решениями других похожих проблем.

Целенаправленная деятельность человека в подавляющем большинстве случаев является эвристической, т. к. формальные правила для наилучших в каком-либо смысле действий почти всегда неизвестны. В качестве типичного примера можно привести игру в шахматы, для которой стратегия, приводящая к выигрышу, неизвестна. Тем не менее, человек, используя накопленный опыт и различные интуитивные соображения, может играть в шахматы настолько успешно, что вычисл. машина, обладающая колоссальными преимуществами в скорости просмотра вариантов продолжения игры, не может соперничать с сильным шахматистом. Наиболее яркий пример Э. м. в р. представляет собой персептрон. Амер. нейрофизиолог Ф. Розенблатт предложил принцип действия персептрона по аналогии с известными из физиологии схемами связей между нервными клетками в живом мозге. Ф. Розенблатт пришел к весьма эффективному методу обучения распознающей системы. С формальвой точки зрения этот метод представляет собой сходящийся итерационный алгоритм отыскания гиперплоскости, разделяющей два точечных мн-ва в -мерном простр. признаков (см. Распознавание образов). Персептрон можно с успехом использовать для решения задач обучения в тех случаях, когда в выбраном простр. признаков такая разделяющая гиперплоскость существует.

Осн. недостком Э. м. в р. является отсутствие гарантии успешного решения задачи. В случае неудачной попытки применить интуитивные соображения, пути продвижения к решению поставленной задачи остаются неопределенными. В подобных случаях приходится прибегать к детальному экспериментальному и теор. изучению закономерностей, специфичных для данной проблемы. В результате такого изучения могут либо возникнуть новые эвристические соображения, либо будет найдено достаточное к-во данных для формальной постанозки задачи и ее матем. решения. Так, напр., попытка применения простейшего «трехслойного» персептрона к распознаванию изображений в том случае, когда изображения, отличающиеся только переносом в поле зрения, надо отнести к одному классу, оказалась неудачной. Изучение проблемы показало, что для ее успешного решения необходимо ввести дополнительное ограничение: веса ассоциативных элементов, отличающихся переносом, должны быть одинаковыми.

Часто эффективными являются комбинированные методы, основанные на одновременном использовании двух критериев выбора решений: формального и эвристического. Напр., в случае, когда экспериментальных данных мало, а ур-ние матем. модели содержит много коэфф., только доопределение решения задачи по второму, эвристическому критерию позволяет найти единственную оптим. оценку всех коэфф. При одном критерии задача не имеет единственного (регулярного) решения.

Лит.: Ивахненко А. Г. Системы эвристической самоорганизации в технической кибернетике. К., 1971 [библиогр. с. 364—367]; Розенблатт Ф. Принципы нейродинамики. Пер. с англ. М., 1965 [библиогр. с. 468—473]; Фогель Л., Оуэнс А., Уолш М. Искусственный интеллект и эволюционное моделирование. Пер. с англ. М., 1969 [библиогр. с. 220—228]. А. Г. Ивахнепко.

«ЭГДА», интегратор ЭГДА — аналоговая математическая машина, предназначенная для решения различных технических задач, а также получения интегральных характеристик поля. Работа интегратора основана на использовании метода ЭГДА — электрогидро-динамической аналогии (см. Моделирование

на сплошных средах). Электр, схема интегратора (рис. 1) представляет собой электр. мост, состоящий из градуированного потенциометра и собственно модели из электропроводного материала (металлической фольги, электролита или электропроводной бумаги), изготовленной в соответствии с правилами геом. подобия. К металлическим шинам а и 6 подключается источник напряжения Е, величина которого, для удобства отсчетов, принимается за 100%, тогда потенциалы на шинах будут .

1. Схема интегратора ЭГДА.

2. Интегратор «ЭГДА-9/60».

На обрезанных краях модели между шинами а и 6 значение потенциалов изменяется от 0 до 100%. Т. о., потенциал в точке d на потенциометре определяется из ур-ния Плечи потенциометра и И 2 можно выбрать так, чтобы принимало любое значение между , т. е. между 0 и 100%. Соотношение, определяющее величину потенциала устанавливается на потенциометре по градуированной шкале. передвигают по модели до тех пор, пока нуль-индикатор не покажет отсутствия тока, — в этой точке потенциал равен ф. Определив ряд точек с заданным потенциалом и соединив их между собой, получим линию равного потенциала — эквипотенциаль. Линии тока можно построить тем же методом, обратив задачу. В интеграторе ЭГДА при моделировании на электропроводной бумаге источником питания служит выпрямитель постоянного тока на напряжение 12—30 в, нуль-индикатором — гальванометр. Для электролитической ванны используют переменный ток частотой 50 — 100 гц, а гальванометр подключается через вектормерное устройство. Для расширения класса решаемых задач и повышения точности решения схема интегратора дополняется потенциометрическими делителями напряжения и тока (для реализации граничных условий 1, 2 и 3-го рода), автомат, измерительным устройством с цифровым отсчетом, автомат, графопостроителем, стабилизированным источником питания и т. д. Существуют и уникальные конструкции интеграторов, предназначенные для решения определенного класса задач, и универсальные интеграторы. В СССР серийно выпускается универсальный интегратор «ЭГДА-9/60» (рис. 2), широко использующийся для решения различных задач гидро- и аэромеханики, фильтрации, электро- и радиотехники, строительной механики, построения ф-ций, осуществляющих конформное отображение, и т. д.

Лит.: Фильчаков П. Ф., Панчишин В. И. Интеграторы ЭГДА. Моделирование потенциальных полей на электропроводной бумаге. К., 1961 [библиогр. с. 157—165]; Математическое моделирование на интеграторах ЭГДА-9/60. К., 1968. В. И. Панчишин.