АВТОСТРУКТУРИЗАЦИЯ НЕПРЕРЫВНОГО ТЕКСТОВОГО ПОТОКА

010101010101001001001110110101010101010101010101010100101010101010101010101010000010101010101001010101010101010101001010100101010101010101010100101010101010101001010100101010101010101010010101010100100110101010101010101010101010101010101010101010101010100110010101010101010101010101010101010100101010101010101010101010010101010101010100110101010101010101001010
ПОЧЕМУ ВСЕ ОРГАНИЗМЫ "ЕДИНОДУШНЫ"
В КЛАСТЕРИЗАЦИИ ОКРУЖАЮЩЕГО НАС МИРА НА ОТДЕЛЬНЫЕ ОБРАЗЫ ?
…0100101…
…0100101…
…1010010…
…0100101…
Предметная область
..1010010…
2

Традиционный способ структуризации в системах ИИ
Програм-мист систем ИИ
Предметная область
3

Предметная область (ПО) – причинно-связанная совокупность физических процессов.
Процесс – независимое от времени и пространства детерминированное изменение некоторого физического параметра во времени.
Любой процесс может быть преобразован в текстовую форму.
многомерный физический процесс <-> текстовая форма
4

Задача: в непрерывном потоке ТФ необходимо выделить образы, соответствующие процессам любой ПО
МАКРИСРИСМАКДУБЛЕН ϕ
t01 t02 t03
ПО
ИС
…
АКРИСМКД УБЛЕНД …
Цель: Минимальный словарь ИС (гомоморфен процессам ПО)
Метод: построение в ИС множества различных словарей и выбор минимального (Ri)
Инструментарий: нейросемантические структуры
R1
МАКРИС
ЛЕН ДУБ
5

Демонстрационный пример
(четыре равновероятных процесса формируют непрерывный поток ТФ)
СМАКРИСРИСМАКДУБЛЕН
Необходимо построить словарь в N образов, полностью покрывающий ТФ. Примем что:
Энергетические затраты на обработку одного образа в ИС равна 1Е-.
Время обработки символа и образа − один такт Т,
Энергетические затраты на хранение одного образа в памяти 1/24 Е-.
Энергетика каждого прогнозируемого ИС символа равна 1Е+,
Усредненный на 12 тактов энергетический баланс ИС =
-N(обработка) -1/2N(хранение) + (12-N)(прогнозирование) = (12 - 5/2N)*E
Текстовой поток
Закрашенный поток
6

Результаты эксперимента
Первая структуризация словаря ИС
Форма словаря: (наибольший размер образа один символ):
<М><А><К><Р><И><С><Л><Е><Н><Д><У><Б>,
R(ИС)=12R*(0,5Е-/R) = 6E-,
прогнозирование (Т) = 0Т (т.к. у образа только один символ),
затраты энергии на распознавание = 12E-
контролирование потенциальной энергии ТФ = 0E+.
Итог: для односимвольного словаря усредненный энергетический баланс = 18E- .
Усредненный энергетический баланс ИС назовем эволюционным потенциалом ИС
7

Вторая структуризация словаря ИС
а) Минимальная форма словаря: <МА><К><РИ><С><ЛЕ><Н><ДУ><Б>:
R(ИС)=8R =4Е-, прогнозирование = 0,5Т (на образ),
затраты энергии на распознавание = 8E-,
контролирование потенциальной энергии ТФ = 4E+.
Итог а) 4Е- + (0,5Т * 8(образов на ТФ=12) = 4E+) + 8E- = 8E- .
б) Максимальная форма (без полного пересечения): <МА><КЛ><КР><КД><КМ> <ЛЕ>…<БД>:
R(ИС)= 20R=10Е-, прогнозирование = 0,2Т (на образ),
затраты энергии на распознавание = 20E-,
контролирование потенциальной энергии ТФ = 4E+.
Итог б) 10Е- + (0,2Т * 20(образов на ТФ=12) = 4E+) + 20E- = 26E- .
Итоговый лучший эволюционный потенциал = 8E- .
(наибольший размер образа два символа):
8

Третья структуризация словаря
(наибольший размер образа в три символа).
а) Минимальная форма словаря: <МАК><РИС><ЛЕН><ДУБ>:
R(ИС)=4R =2Е-, прогнозирование = 2Т (на образ),
затраты энергии на распознавание = 4E-,
контролирование потенциальной энергии ТФ = 8E+.
Итог а) 2Е- + (2Т * 4(образов на ТФ=12) = 8E+) + 4E- = 2E+.
б) Максимальная форма (без дублирования, т.е. без полного пересечения): <АКР><ИСР><ИСМ><АКД> <УБЛ><ЕНД> … <АКМ>:
R(ИС)= 36R=18Е-,
прогнозирование (Т) = +4E,
затраты энергии на распознавание = 36E-,
контролирование потенциальной энергии ТФ = 0E+.
Итог б) = 50E- .
Лучший итоговый эволюционный потенциал = 2E+ , 50E- → 2E+(!!).
9

Четвертая структуризация словаря
(наибольший размер образа в четыре символа)
а) Минимальная форма словаря: <МАК><РИС><ЛЕН><ДУБ>:
R(ИС)=4R =2Е-, прогнозирование = 2Т (на образ),
затраты энергии на распознавание = 4E-,
контролирование потенциальной энергии ТФ = 8E+.
Итог а) 2Е- + (2Т * 4(образов на ТФ=12) = 8E+) + 4E- = 2E+.
б) Максимальная форма (без дублирования): <АКРИ><ИСРИ><ИСМА> <АКДУ><УБЛЕ><ЕНДУ> … <АКМА>:
R(ИС)= 48R=24Е-, прогнозирование (Т) = 0Т (на образ),
затраты энергии на распознавание = 48E-,
контролирование потенциальной энергии ТФ = 0,5E+.
Итог б) = 78E- .
Лучший итоговый эволюционный потенциал = 2E+ , 78E- → 2E+
10

Пятая и другие структуризации словаря
Лучший итоговый эволюционный потенциал =
2E+ , 204E- → 2E+
Шестая структуризация словаря, седьмая … и т.д. → 2E+ !!!
Худший - ∞E-
Теоретический анализ результатов эксперимента показывает, что эволюционный потенциал ИС обратно пропорционален размеру словаря,
Размеры минимальных и максимальных словарей ИС соотносятся как:
o(N) и o(N3) !!!
где: N – максимальный размер образа словаря
11

МАКРИСРИСМАКДУБЛЕН…
ϕ
t01 t02 t03
МАКРИС
ЛЕН ДУБ
N
Автоструктуризация
информации в ИС
ИС
АКРИСРИСМАКДУБЛЕНД …
АКМ
РИС ДУБ
МАКЛЕН
N=4 СN[L/£] = N2+ [L/£]
o(N3) >> o(N) !!!
max min
Минимальный словарь ИС
-----> ! ! !
Образы ИС = процессам ПО
N2(L-1)=32
min
max
12

Автоструктуризация
иерархических процессов
…ДА КОЛЯ ЛОВИТ РЫБУ СА…
ИС
При минимизации словаря на нейросемантических структурах, его топология гомоморфна структуре исходных процессов ПО
Подл. Сказ. Обст. {…}{…}{…}
иерархическая
структура словарей образов
Подл. Сказ. Обст. {…}{…}{…}
иерархические процессы
13

Нейросемантическая форма представления информации
НСС
Автоматическое выделение образов-процессов из предметной области в нейроподобные элементы НСС при минимизации ресурсных затрат (памяти)
N‑элемент (образ НСС) ↔ процесс предметной области
14

Автоструктуризация на нейросемантических структурах
RИС = f(число N-элементов, число связей)в битах
1/P (компрессия) = --------------------------------------------------------- → 0
при t → ∞ TФИС = объем текстовой информации в ИС в битах
или ΔRИС / ΔTФИС → 0 и ΔRИС → const, при t → M
при t → ∞
Примеры:
а)
правильно выделяются все процессы:
;
б)<ДОМЗЕБРЫСКИТНАДОМДОМВНАДОМВСКИТВНАСКИТВВЗЕБРЫНАВНА>, правильно выделяются все процессы:<ЗЕБРЫ><СКИТ><ДОМ><НА>
<В>.
сдвиг алфавита А в кодах ASCII в примере б)
<ЕПНИЖВСЬТЛЙУОБЕПНЕПНГОБЕПНГТЛЙУГОБТЛЙУГЖВСЬОБГОБ> на +1
на -133.
15

НСС – это пример 1-го формального преобразования количественной текстовой формы представления информации в качественно новую форму –
структуру образов ИС
Критерии достаточности: а) все пространство состояний;
б) если человек может правильно структурировать данный тексто- вой материал в непривычной, но взаимнооднозначной нотации,
в) наличие характерных особенностей динамического процесса
при минимизации ресурса RИС
16

По минимальной функции затрат ресурсов ИС Rис можно объективно определять процессы ПО
Автомат "животн." ИС-человек
При TИС = const (t)
линейная; логарифмическая; const;
функции затрат Rис
f = (RИС (t)) :
t
RИС
t
RИС
t
RИС
ИС
Информация – знаковая последовательность на языке системы,
соответствующая целому числу причинно-связанных процессов ПО
…
Определения:
17