Застосування технології глибинного навчання для побудови інтелектуальних автономних машин

Abstract

Одними з найбільш частими задачами, що зустрічаються у побудові інтелектуальних систем машинного зору для побудови інтелектуальних автономних машин є задачі класифікації та регресії. Розв'язання задач класифікації використовуються для рефлекторних дій автономних машин. А розв'язання задач прогнозування можна застосовувати для побудови систем машинного зору для наділення інтелектуальних автономних машин знаннями з довкілля, які своєю чергою, важливі для запланованих прогнозованих рухів. Визначення класу екземплярів задач є важливою процедурою для ефективного проектування систем глибинного навчання. В цих рамках у роботі досліджено можливість застосування багатошарової нейронної мережі, в якості регресора для побудови елементарних функціональних відображень для подальшого прогнозування. У дослідженні окреслено особливості функціонування та комплектації спеціалізованої робототехнічної системи, яка розглядається у даній роботі, як інтелектуальна автономна машина або фізичний агент, згенерований набір даних точок за елементарними функціями, виконуються аналітичне моделювання та моделювання систем що навчаються. Побудовано графік вхідних даних, визначено архітектуру нейронної мережі, реалізовано алгоритм метода градієнтного спуску і на останок побудовані вихідні графіки: процесу навчання, прогнозування результатів та порівняльний графік прогнозованих результатів накладений на графік вхідних даних. У результаті дослідження проведено оцінку інтелектуальних можливостей машини до запланованих рухів.

Одними из наиболее частыми задачами, которые встречаются в построении интеллектуальных систем машинного зрения для построения автономных машин являются задачи классификации и регрессии. Решение задач классификации используются для рефлекторных действий автономных машин. А решения задач прогнозирования можно применять для построения систем машинного зрения для наделения интеллектуальных автономных машин знаниями из окружающей среды, которые в свою очередь, важны для запланированных прогнозируемых движений. Определение класса экземпляров задач является важной процедурой для эффективного проектирования систем глубоко обучения. В этих рамках в работе исследована возможность применения многослойной нейроной сети, в качестве регрессора для построения элементарных функциональных отображений для дальнейшего прогнозирования. В исследовании обозначены особенности функционирования и комплектации специализированной робототехнической системы, которая рассматривается в данной работе, как интеллектуальная автономная машина или физический агент, сгенерированный набор данных точек по элементарным функциям, выполняются аналитическое моделирование и обучающее моделирование. Построен график входных данных, определена архитектура нейронной сети, реализован алгоритм метода градиентного спуска и напоследок построены выходные графики: процесса обучения, прогнозирования результатов и сравнительный график прогнозируемых результатов наложенного на график входных данных. В результате исследования проведена оценка интеллектуальных возможностей машины в прогнозируемых движений.

One of the most common tasks that arise in building intelligent machine vision systems for intellectually autonomous machines is the problems of classification and regression. Classification problems are used for the reflexive action of autonomous machines. Prediction tasks can be used to build machine vision systems to provide intelligent autonomous machines with environmental knowledge, which in turn is important for planned predictable movements. Defining a class of task instances is an important procedure for the effective design of deep learning systems. In this context, the possibility of using a multilayered neural network as a regressor to construct elementary functional mappings is explored for further prediction. The study outlines the peculiarities of functioning and configuration of a specialized robotics system, considered in this paper as an intelligent autonomous machine or physical agent, generates a set of data points for elementary functions, analytical modeling and modeling of training systems. Input graph was constructed, neural network architecture was defined, gradient descent algorithm was implemented, and output schedules were finally constructed: learning process, results prediction and comparative graph of predicted results superimposed on the input graph. As a result of the study, an assessment of the machine's intellectual ability to predict was made.