12–Ma’ruza. Timsollarni o’rganuvchi va tanuvchi tizimlar

2. Asosiy tushunchalar va ta’riflar

Timsollarni tanish masalalar sinfi “timsol” (“obraz”) tushunchasi bilan uzviy bogʻliq. Timsol soʻzi inglizcha “Pattern recognition” soʻzidan olingan [24]. “Pattern” soʻzi timsol tushunchasidan tashqari “model”, “bogʻliqlik”, “uslub” kabi tushunchalarga ham toʻgʻri keladi. Hozircha timsolni tanish nazariyasida va asosan sun’iy ong yaratishda timsol - bu umumiylik xususiyatiga ega boʻlgan timsollar majmuasi deb tushuniladi.

Timsollarni tanishning asosiy vazifasi - bu timsollarning bir-biriga mosligini oʻrganishda ishlatiladigan, ya’ni ularning oʻxshashligini aniqlaydigan tanuvchi qoidalarni topishdan iborat. Agar ikkita timsol oʻrtasida moslik mavjud boʻlsa, timsollar bir-biriga oʻxshash deyiladi,
Timsollarni tanish va sinflash masalalarini yechishda qoʻllaniladigan asosiy tushunchalarni keltiramiz [1-5, 7-11, 13, 14, 20] :

• 
  timsol - nuqta yoki toʻplamning elementi boʻlib, u nomga va belgilar tizimiga ega boʻladi. Masalan, timsol sifatida bemorning ismi qatnashsa, belgilar tizimi sifatida uning yoshi, harorati, bosimi, vazni, boʻyining uzunligi va h.k. lar hisobga olinadi;
  
• 
  sinf deganda o’quv tanlanma(O’T)dagi ba’zi bir timsollar to’plami (TT) tushuniladi. Bu TT oʻxshash xususiyatlari boʻyicha sinflarga birlashtiriladi;
  
• 
  timsol (obraz) – obyekt, hodisa yoki jarayon boʻlib, ular ustida tanish yoki sinflashtirish amallari amalga oshiriladi;
  
• 
  belgi - timsolda oʻlchash mumkin boʻlgan oddiy yoki murakkab xossasi;
  
• 
  belgilar roʻyxati - timsollar guruhini tavsiflovchi barcha mumkin boʻlgan belgilar roʻyxati;
  
• 
  invariant belgi - reseptor maydonida ba’zi almashtirishlar natijasida oʻzgarmaydigan belgi;
  
• 
  timsollar fazosi - shunday fazoki, uning oʻqiga belgilar, nuqtalar fazosiga mos sinflarning TT mos keladi;
  
• 
  tanlov - bu TT boʻlib, timsollarda belgilar roʻyxati aniqlangan boʻladi;
  
• 
  o’quv tanlanma - tanlovdan ixtiyoriy yoki maxsus qoidalar asosida ajratib olingan TT boʻlib, ular sinflarga ajratilgan hamda ushbu sinflarda TT va ularda aniqlangan belgilar roʻyxati berilgan boʻladi. O’T predmet soha mutaxassisi tomonidan ham tanlab olinishi mumkin. O’Tdan har bir sinfga xos boʻlgan namunaviy timsollar va ularga xos belgilar tizimosti topiladi. Topilgan namunaviy timsollar va ularga xos belgilar tizimostiga mos qaror qabul qiluvchi qoida quriladi. Bu qoidalar yangi timsollarni tanishda qoʻllaniladi.
  
• 
  nazorat tanlanma (NT) - bu TT boʻlib, ular O’Tdan hosil qilingan hal qiluvchi qoida (HQQ) yordamida sinflashtiriladi yoki taniladi;
  
• 
  oʻqitish jarayoni - bu shunday jarayonki, bunda O’Tda joylashgan har bir sinfdagi timsollarning belgilar roʻyxatidan har bir sinf uchun shunday muhim belgilar topiladi va ular asosida HQQ quriladi;
  
• 
  avtomatik oʻqitish jarayoni - bunda O’Tni tuzishda mutaxassis (ekspert) bevosita qatnashmaydi. Bunda sinflar haqida aprior ma’lumotlar ma’lum boʻlmaydi va timsollar hamda belgilar roʻyxati berilgan boʻladi. Sinflar avtomatik ravishda hosil qilinadi.
  

HQQ - bu O’Tdan har bir sinf uchun tanlab olingan muhim yoki muhim emas BTga mos keluvchi funksiya boʻlib, undan NTdagi yangi timsollarni tanishda yoki sinflashtirishda foydalaniladi;
Timsollarni tanish deganda O’Tda berilgan sinflarni qoplovchi namunaviy TT va ularga mos belgilar tizimostilari asosida qurilgan HQQ yordamida timsollarni tanish tushuniladi.
Shunday qilib, timsolni tanish masalasi - bu timsollarning xossalarini oʻrganish asosida ularni oldindan berilgan sinflarga tegishli yoki tegishli emasligini tanishdan iborat (12.1-rasm).

12.1-rasm. Timsollarni tanib olishga misollar.
Timsollarni tanishni oʻrgatish masalasining umumiy sxemasi 12.2-rasmda keltirilgan [24].

12.2-rasm.
Yuqorida keltirilgan sxemada:

• 
  timsollar haqida empirik ma’lumotlar – tajriba yoʻli bilan aniqlanadi;
  

- ma’lumotlarni oʻrganish - timsollarni ularning belgilariga asosan oʻrganish, ya’ni timsollar uchun xos boʻlgan asosiy belgilarni topish;
- oʻqituvchi yordamida oʻrganish - timsollarni oʻqituvchi yordamida oʻrganishda timsollarning qaysi sinfga qarashliligi, timsollar va ularning belgilari soni ma’lum boʻladi;
- oʻqituvchisiz oʻrganish – timsollarni oʻqituvchisiz oʻrganishda timsollarning qaysi sinflarga qarashliligi va sinflar soni noma’lum, timsollar va ularning belgilari soni ma’lum boʻladi;
- HQQ topish – oʻqituvchi yordamida yoki oʻqituvchisiz oʻrganish jarayonida timsollarga xos boʻlgan asosiy BTni topish. Bu BTga xos boʻlgan qoida HQQ deb ataladi va u chiziqli, chiziqsiz, kvadratik hamda mantiqiy koʻrinishda boʻladi;
- timsollarni tanish – timsollarni oʻrganish jarayonida hosil qilingan HQQ yordamida timsollarni oldindan ma’lum boʻlgan sinflarga ajratish, agarda
Timsollarni tanishni oʻrgatishning asosiy muammosi, bu tanuvchi qoidani qurish va bu qoida yordamida timsollarni talab etilgan ishonchlilik bilan oldindan ma’lum boʻlgan sinflarga qarashliligini tanishdan iboratdir.
Timsollarni tanishda quyidagi tipdagi masalalar yechiladi[24]:
1) Qabul qilingan ma’lumotlari orqali keltirilgan timsolning berilgan sinflardan biriga qarashliligi - tanish masalasi (oʻqituvchi yordamida oʻrgatish).
2) Qabul qilingan ma’lumotlarga koʻra TTni qoʻzgʻalmas sinflarga ajratish - avtomatik sinflashtirish masalasi (taksonomiya, klaster - tahlil, oʻqituvchi yordamisiz oʻrgatish).
3) Timsol haqidagi qabul qilingan ma’lumotlar asosida uni tanish uchun belgilar roʻyxatidan informativ belgilarni tanlash masalasi.
4) Timsol haqidagi qabul qilingan ma’lumotlar asosida uni tanish uchun belgilarni qulay koʻrinishga keltirish masalasi.
5) Timsolning (vaziyatning) dinamik holati bilan bogʻliq masala.
Hozirgi vaqtgacha usbu yoʻnalshda quyidagi modellar oʻrganilgan va amaliy natijalar olingan:
1. Ajratish usulini qoʻllashga asoslangan modellar (R–modellar) [2,4,8, 14].
Bu modellar timsollarni turli sinflarga ajratishda timsollar orasidagi va sinflar orasidagi masofalarni hisoblashga asoslanadi.
2. Statistik modellar [2,10,11,21,22,23,25,26]. tanish algoritmining bu tipdagi modellari matematik statistika apparatlarini qoʻllashga asoslangan. Ular aniq yoki sinflar xossasini tanish mumkin boʻlgan hollarda qoʻllaniladi.
3. Potensial funksiyalar usuli (P-modellar) [3, 8] deb nomlanishga asoslanib qurilgan modellar. Sinfga tegishli timsol funksiyasi sifatida har doim musbat va monoton kamayuvchi funksiya masofasi boʻlgan potensial funksiya qoʻllaniladi.
4. Baholarni hisoblashga asoslangan (ovoz olish) modellar (G–modellar) [1, 4, 28, 31].
Bu modellar qismiy foizlash usuliga asoslangan. Aniqlanish kerak boʻlgan timsol va timsollarning qismiy ma’lumotlari orasidagi "yaqinlik" tahlil qilinadi. Yaqinlik baholari toʻplami boʻyicha timsolning biror sinfga tegishlilik funksiyasi hosil boʻladi va sinflar uchun aniqlanuvchi timsolning umumiy baholari hisoblanadi.
5. Mantiq algebrasi apparatiga asoslangan modellar (L-modellar) [4,9,26,27, 30,31,33,36]. Bu modellarda timsolning belgilari va sinflari mantiqiy oʻzgaruvchilar sifatida qaraladi, sinfning belgilar tilida yozilishi esa Bul munosabatlari shaklida ifodalanadi.