26. Бармак Олександр Володимирович. Інформаційна комп'ютерна технологія для моделювання та керування маніпуляційними і віртуальними системами: дис... канд. техн. наук: 01.05.02 / Київський національний ун-т ім. Тараса Шевченка. - К., 2004.
Анотація до роботи:
Бармак О.В. Інформаційна комп’ютерна технологія для моделювання та керування маніпуляцій ними і віртуальними системами. – Рукопис.
Дисертація на здобуття вченого ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 01.05.02 – математичне моделювання та обчислювальні методи.
У дисертації представленні методи, алгоритми та їх програмна реалізація для розв’язку задачі планування рухів маніпуляційної системи з довільною кількістю ланок у просторі з обмеженнями та задачі візуалізації промовляння просторовою моделлю голови людини емоційно забарвленого тексту. Розв’язувати поставлені задачі запропоновано з допомогою нової інформаційної технології – інформаційно-пошукового підходу. Цей підхід включає в себе математичну модель маніпуляційної системи, реляційну базу даних, об’єктно-орієнтований підхід, нейромережні алгоритми, комп’ютерну графіку – апроксимації полігональну та з використанням нерівномірних раціональних базисних сплайнів.
У дисертаційній роботі розроблено технологію, алгоритм та програмну реалізацію основних методів, які дозволяють інформаційними засобами (об’єктна модель, база даних, нейронна мережа) розв’язувати задачу планування у просторі з обмеженнями рухів МС довільних кінематичних схем. Запропонована інформаційна технологія розповсюджена на задачу керування візуальними образами обличчя людини при промовлянні тексту з різними емоційними складовими. Аналіз отриманих результатів дає підставу зробити такі висновки:
В результаті дослідження та комп’ютерного моделювання рухів МС за допомогою запропонованого у цій роботі інформаційно-пошукового підходу з використанням нейромережі асоціативної пам’яті, показано, що:
алгоритм дозволяє планувати рухи у режимі реального часу;
отримані з навченої нейромережі рухи є оптимальними за кількістю переміщень ланок МС;
процедура навчання досить проста, логічний зміст навчання – розрахунок найкоротшої відстані між векторами у просторі;
алгоритм дозволяє ефективно враховувати зовнішні обмеження на виконання рухів, відмічаючи ті стани, в яких порушуються обмеження.
Запропонована NURBS-технологія для комп’ютерного моделювання голови людини, для задач анімації процесу промовляння емоційно забарвленого тексту, реалізована на звичайних мультимедійних комп’ютерах. Результати тестування показали можливість імплементації запропонованої технології у програмне забезпечення операційних систем (чи надбудов над операційними системами) з метою організації нових типів інтерфейсів користувача у яких спілкування користувача з комп’ютером та комп’ютера з користувачем відбувається з допомогою звичайної людської мови. Важлива перевага запропонованої технології заключається в тому, що немає необхідності зберігати великі бази даних зі станами моделей для візуалізації промовляння, оскільки запропонований механізм вирішення цієї проблеми дозволяє динамічно створювати модель з потрібною мімікою на основі невеликого вектора параметрів NURBS-поверхні. Для тестування використовувалась модель, яка генерувалась з допомогою 750-ти керуючих точок. Процес анімації між генерованими станами проходить за допомогою лінійної інтерполяції між керуючими точками, що також є перевагою цієї технології.
Запропонована нова інформаційна комп’ютерна технологія розв’язку оберненої задачі – інформаційно-пошуковий підхід. Вона створена для систем у яких: 1) основне середовище, яке відображає загальний стан системи та обмеження у цьому середовищі, знаходяться у одному просторі, а параметри для керування цією системою – у іншому; 2) перехід з одного простору у інший (пряма задача) здійснюється достатньо просто (за формулами та з однозначною відповідністю); 3) обернений перехід (обернена задача) має складний та неоднозначний розв’язок. Суть її полягає у наступному:
отримується дискретна множина станів системи, шляхом розв’язку прямої задачі на дискретній множині параметрів;
такі обчислення для конкретної системи виконуються один раз та заносяться у базу даних;
підмножини розв’язків, з допомогою структури бази даних, групуються (виходячи з предметної області задачі) та перетворюються у штучні нейромережі.
для отримання оптимального розв’язку оберненої задачі пропонується у підмножині розв’язків, за допомогою нейромережі, знайти, по асоціації, розв’язок, найбільш подібний до заданого стану.
Таким чином, мінімізуються обчислювальні затрати, оскільки нейромережа “навчається” усім можливим способам досягнення заданого стану і, з множини значень, які один раз обчислені й зберігаються у базі даних, вибирає необхідний розв’язок. Розв’язки отримуються у реальному часі.
Публікації автора:
Бармак О.В., Крак Ю.В. Про побудову методів навчального типу керування маніпуляційними системами на основі нейромереж // В кн.: Міжнародна конференція “Моделювання та оптимізація складних систем (МООС-2001)”. – 25-28 січня 2001р. Праці конференції. Том 1. – с.145-147
Бармак О.В., Крак Ю.В. Нейромережі асоціативної пам’яті для організації керування навчального типу маніпуляційними системами. // В кн.: Вісник Київського національного університету імені Тараса Шевченка. International Conference “Dynamical Systems Modeling and Stability Investigation”. – Thesis of conference reports. May 22-25, 2001. p.136
Бармак О.В., Крак Ю.В. Про побудову нейромережі асоціативної пам’яті для планування рухів маніпуляційних систем. // В кн.: Комп’ютерна математика. Оптимізація обчислень: Зб. наук. праць. НАН України. Ін-т кібернетики ім.В.М.Глушкова, Наук. рада НАН України з проблем “Кібернетика”; Редкол.: І.В.Сергієнко (відп. ред.) та ін. – Т.2. – Київ, 2001. – С. 28-33.
Крак Ю.В., Бармак О.В. Планування рухів маніпуляційних систем на основі нейромережі Xеммінга // Ж.: Вісник Київського університету. Серія: фіз.-мат. науки. – 2001. – 2. – с. 244-250
Крак Ю.В., Бармак О.В. Побудова нейромережі для планування рухів в середовищі з обмеженнями // International conference “Prediction and decision making under uncertainties (PDMU -2001)”. September 11-14, 2001. Abstracts. Київ. ВПЦ “Київський університет”. 2001, с.95-96.
Krak Y.V., Kirichenko M.F., Barmak O.V. Problems of associative memory design for neural network of robot trajectory planning // 6-th International conference on Development and Application Systems DAS 2002. Suceava. May 23-25, Rumania – MUSATINII Publishing House, 2002. – p. 362-367.
Бармак О.В., Крак Ю.В. До організації планування рухів маніпуляційних роботів у середовищі з обмеженнями на основі нейромережі Хеммінга // Ж.:Искусственный интеллект. – 2002. – № 1. – с. 81-88
Крак Ю.В., Бармак О.В. Анімація віртуальних образів людського обличчя при синтезі мовлення // Искусственный интеллект–2002 //Материалы Международной научно-технической конференции. Таганрог: Изд-во ТРТУ, 2002. Том 2. с.138-142.
Крак Ю.В., Бармак О.В. Моделювання та побудова нейромережі для планування рухів маніпулятора в середовищі з обмеженнями // Збірка тез міжнародної конференції “Обчислювальна та прикладна математика”,присвяченній 80-річчю академіка Ляшка, 9.09-10.09.2002 – Видавництво КНУ, 2002, с. 58.
Крак Ю.В., Кириченко М.Ф., Бармак О.В. Моделювання візуальних образів людського обличчя в процесі мовлення // Ж.: Вісник Київського університету. Серія: фіз.-мат. науки. – 2002. – 2. – с. 228-232.
Крак Ю.В., Вінцюк Т.К., Кириченко М.Ф., Гаращенко Ф.Г., Бармак О.В. Розробка комп’ютерних технологій моделювання та керування візуальними образами людського обличчя при синтезі мовлення // Шоста всеукраїнська міжнародна конференція “Оброблення сигналів і зображень та розпізнавання образів” УКРОБРАЗ’2002,8-12 жовтня 2002 р., Київ, Україна. Праці.: Видання УАОІРО, Київ 2002. ст. 23-26
Бармак О.В., Кривко О.В. Розробка нейромережі для керування рухом маніпуляційного робота // Ж.: Вісник Черкаського державного технологічного університету. – 2002. – 2. – с. 5-8.
Бармак О.В., Крак Ю.В., Кривко О.В. Моделювання емоцій та процесу промовляння на об’ємних моделях голови людини. // В кн. Вісник Київського національного університету імені Тараса Шевченка. International Conference “Dynamical System Modelling and Stability Investigation”. – Thesis of coference reports/ May 27-30, 2003. c.149
Бармак А.В. Информационная компьютерная технология для моделирования и управления манипуляционными и виртуальными системами // Ж.: Проблемы управления и информатики. – 2003. №5. – с.143-154
