Введение к работе
Актуальность работы. Организация взаимодействия пользователя и ЭВМ в диалоговых системах принятия решений ставит важную задачу визуализации как хода вычислительного процесса, так и его результатов. Над проблемой визуализации работали, отечественные и зарубежные специалисты такие как А. Пуанкаре, К. Пирсон, У.С. Торгерсон, Д.У. Сэммон, К. Фу-кунага, Н.Г. Загоруйко, Г.С. Лбов, А.Ю. Терехина и др. Проблемная ситуация заключается в том, что пользователю в такого .рода системах необходимо оперировать с многомерными объектами, для описания которых требуется от десятков до тысяч параметров, но восприятие и представления пользователя ограничены тремя параметрами (трехмерное декартово проу странство). Поэтому возникает насущная необходимость предъявлять пользователю многомерные объекты в виде двухмерных или трехмерных изображений «а дисплее, что позволит ему эффективно принимать решения, а также оптимально распределить функции между человеком и машиной для реализации.распознавания образов, диагностики, сопоставления объектов, таксономических процессов и процессов управления.
Работа выполнена в рамках Международного проекта "Техническое системы обработки символьной информации и изображений" (распоряжение Госкомвуза РФ от 19.02.93 № 10).
Целью работы является исследование и разработка формальных методов нелинейных отображений объектов п-мерного пространства в двухмерное пространство дисплея ЭВМ и создание на их основе высокопроизводительных процессоров визуализации, реализующих динамическую систему анализа объектов n-мерного пространства.
Задачи научного исследования:
-
анализ современного состояния средств визуализации объектов n-мерного пространства;
-
обоснование и исследование методов нелинейных нормированных отображений (NR-отображений) объектов п-мерного пространства, разработка их математического аппарата и анализ возможности технической и программной реализации отображений;
-
разработка методов детерминистской классификации на основе NR-отображений;
-
разработка метода визуального контроля за процессом оптимального управления, определяемым п-параметрами, на ос-ноеє NR-отображений;
-
разработка и исследование программного обеспечения динамической системы визуального анализа объектов п-мерного пространства, основанной на NR-отображениях, по экспериментальным оценкам времени вычислений и объема памяти;
-
разработка и исследование параллельных процессоров визуализации объектов n-мерного пространства на основе NR-стображений.
Методы исследования базируются на теории линейной алгебры и аналитической геометрии, прикладной теории цифровых автоматов, теории проектирования ЦЭВМ.
Научная новизна работы состоит в следующем.
1. Разработан математический аппарат нелинейного R-
стсбражения, дающий возможность получить отображения объек
тов n-мерного линейного пространства с нормой Евклида на
Фиксированную плоскость, проходящую через начало координат.
-
Обоснован и исследован класс нелинейных нормированных отображений (NR-отображений), который позволяет получать отображения объектов n-мерного линейного пространства с произвольно заданной нормой на любую плоскость, проходящую через начало координат.
-
Предложены методы, позволяющие с использованием NR-отображений визуально -осуществить детерминистскую классификацию нескольких .классов в n-мерном признаковом пространстве.
-
Предложен метод визуального контроля за процессом оптимального управления, определяемым n-параметрами, на основе NR-отображений.
-
На основе экспериментальных исследований осуществлен выбор оптимальных методов динамического исследования объектов n-мерного пространства с использованием NR-отображений по критерию минимальной вычислительной сложности, что позволяет создать программно-аппаратные средства с максимальным быстродействием.
-
Разработан SIMD-солроцессорный блок визуализации для решения задач визуальной детерминистской классификации объектов n-мерного пространства и визуального контроля за процессом оптимального управления, определяемым п-параметрами, на основе NR-отображений.
Практическая ценность работы.
Результаты выполненных исследований позволяют использовать разработанные методы NR-отображений .и устройства визуализации объектов n-мерного.пространства и их математиче-
" 5
ское обеспечение в системах управления технологическими процессами, в системах диагностики и распознавания образов, экспертных системах и системах принятия решений в экономике и медицине, в лингвистике и психологии. На защиту выносятся:
1) метод нелинейных нормированных отображений объектов
n-мерного пространства на плоскость;
2) методы детерминистской классификации объектов п-
мерного пространства на основе. NR-отображений;
-
метод визуального контроля за процессом оптимального управления, определяемым п-гпараметрами, на основе NR-отображений;
-
методы динамического исследования объектов п-мерного пространства на основе NR-отображений;
-
алгоритмы и структуры устройств, реализующих методы исследования объектов n-мерного пространства.
Реализация и внедрение результатов исследования. Результаты диссертационной работы нашли применение при выполнении госбюджетных НИР КурГТУ, внедрены в областной клинической больнице № 1 г. Курска, городской клинической больнице скорой медицинской помощи № 2 г. Курска, Курском государственном медицинском университете, а также в учебный процесс КурГТУ.
Апробация работы. Результаты диссертационной работы докладывались на ХХШ Всероссийской научной конференции "Гагаринские чтения" (Москва, 1997 г.), Всероссийской научно-практической конференции "Учебные книги К.Д. Ушинского и современная школа" (Курск, 1997 г.), научной конференции профессорско-преподавательского состава и аспирантов Курской государственной сельскохозяйственной академии им. проф. И.И. Иванова (Курск, 1997 г.), итоговой научной конференции молодых ученых и студентов Курского государственного медицинского университета "Актуальные проблемы медицины и фармации" (Курск, 1997 г.).
Публикации. Результаты, полученные в диссертационной работе, нашли отражение в девяти»печатных работах.
Структура и" объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, шести глав,' заключения, списка литературы и приложений, изложена на 135 страницах основного текста, содержит 5\3 рис., 10 таблиц, 86 наименований библиографии .
