Preview

Открытое образование

Расширенный поиск

Интеллектуальная киберфизическая система с использованием гештальт-обработки

https://doi.org/10.21686/1818-4243-2021-6-53-63

Аннотация

Цель исследования. Целью исследования является создание и развитие современных киберфизических систем. Эволюция киберфизических систем (КФС) связана с развитием когнитивного подхода в рамках применения механизмов, используемых человеком для решения своих повседневных задач. При когнитивном подходе к работе с киберфизическими системами рассматривается гештальт, как один из способов решения современных задач в рамках новой технологии Industrie 4.0. При когнитивном подходе для киберфизических систем интернета вещей (CPS IoT) с обработкой гештальта рассматривается простая задача. При исследовании в такой задаче для несложной киберфизической системы можно будет использовать гештальт с простой структурой. Усложнение задачи и структуры гештальта может происходить по мере развития CPS IoT. В статье рассматривается интеллектуальная киберфизическая система интернета вещей с применением методов гештальт-обработки их состояний – картины мира, при решении различных задач интернета вещей.
Материалы и методы исследования. Для решения задач в рамках когнитивного подхода к построению и развитию киберфизических систем требуются новые методы и наработки специалистов в области интеллектуальных систем. В контексте технологий Industry 4.0, интернета вещей рассмотрена гештальт-обработка CPS IoT. В рамках когнитивного подхода используются чувственные образы, концепты-представления, концепты-сценарии, концепты-гештальты киберфизических систем для взаимодействия с реальным миром. Важным является использование концептов-гештальтов которые могут отражать CPS IoT с новыми эмерджентными свойствами. Под гештальтом CPS IoT понимается определенное состояние киберфизической системы и среды ее обитания, которое возникает при появлении какой-либо потребности и закрывается после удовлетворения этой потребности. Главной задачей гештальт-обработки для киберфизической системы является удовлетворение её потребности. Решение этой задачи включает: Организацию сбора и непосредственно сбор необходимых элементов для формирования гештальта, а в дальнейшем для его закрытия; Формирование гештальта; Закрытие гештальта. Для накопления опыта, его использования и развития предполагается использовать методы машинного обучения. Результаты машинного обучения могут представляться в виде концептов-представлений, концептов-сценариев.
Результаты. Предложены, в рамках когнитивного подхода, концепты-гештальты CPS IoT, гештальт-обработка CPS IoT. В качестве основных этапов гештальт-обработки в статье выделяются: – подготовка исходных данных для формирования потребности CPS IoT: – формирование образного восприятия – картины мира, включающую текущее состояние CPS IoT и необходимое для закрытия гештальта; – формирование гештальта; – формирование исходных данных для планирования управляющих воздействий, необходимых для закрытия гештальта CPS IoT; – реализация управляющих воздействий для закрытия гештальта CPS IoT; – сохранение сценария гештальт-обработки для возможного повторного использования в будущем. Данные этапы гештальт-обработки относятся к CPS IoT любой природы и ориентированы на любые задачи интернета вещей. В демо-примере показано применение гештальт-обработки для CPS IoT с простой моделью без обучения. Заключение. В статье рассмотрен когнитивный подход, связанный с использованием и развитием интеллектуальных киберфизических систем для интернета вещей и интернета всего. Предложен метод, связанный с гештальт-обработкой ситуаций CPS IoT, который позволяет осуществлять распознавание потребности, формировать гештальт. На основе сформированного гештальта CPS IoT планируются управляющие воздействия для закрытия гештальта CPS IoT. Реализация предложенного подхода, развитие и использование концептов-гештальтов позволит отражать CPS IoT с новыми эмерджентными свойствами.

Об авторах

В. М. Трембач
Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет)
Россия

Василий Михайлович Трембач, к.т.н., доцент, доцент кафедры 304

Москва



А. С. Алещенко
Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет)
Россия

Алещенко Алла Степановна, к.т.н., доцент, доцент кафедры 304

Москва



А. А. Микрюков
Российский экономический университет им. Г.В. Плеханова
Россия

Андрей Александрович Микрюков, к.т.н., доцент, доцент кафедры Прикладной информатики и информационной безопасности

Москва



Список литературы

1. Шваб К. Четвертая промышленная революция / пер. с англ. М.: Эксмо, 2016.

2. Kagermann H., Lukas W. and W. Wahlster W. Industrie 4.0: Mitdem Internet der Dinge auf dem Weg zur 4. Industriellen Revolution // VDI nachrichten. 2011. № 13.

3. Ли П. Архитектура интернета вещей / пер. с анг. М. А. Райтмана. М.: ДМК Пресс, 2019. 454 с.

4. Wolf W. Cyber-physical systems // Computer. 2009. № 3. С. 88–89.

5. Lee J. et al. Recent advances and trends in predictive manufacturing systems in big data environment // Manufacturing Letters. 2013. Т. 1. № 1. С. 38–41.

6. Lee E.A. Cyber physical systems: Design challenges // 11th IEEE Symposium on Object Oriented Real-Time Distributed Computing (ISORC). 2018. С. 363–369.

7. Lee E. The Past, Present and Future of CyberPhysical Systems: A Focus on Models. Sensors. 2015. № 15(3). C. 4837–69. 26 Feb. 2015. DOI :10.3390/s150304837.

8. Giusto D., Iera A., Morabito G. and L. Atzori L. The Internet of Things. Springer-Verlag New York, 2010. 442 с.

9. Kagermann H., Wahlster W. and Helbig J. Recommendations for implementing the strategic initiative Industrie 4.0: Final report of the Industrie 4.0 Working Group. 2013.

10. A.R. Al-Ali, Ragini Gupta, Ahmad Al Nabulsi. Cyber physical systems role in manufacturing technologies // AIP Conference Proceedings 1957. 2018. DOI: 10.1063/1.5034337.

11. Koffka K. Principles of Gestalt psychology. N.Y., 1935.

12. Kohler W. Gestalt psychology. N. Y., 1947 (revised ed.).

13. Джойс Ф., Силлс Ш. Гештальт-терапия шаг за шагом: Навыки в гештальт-терапии. М.: Институт Общегуманитарных Исследований, 2010. 352с. (Серия: «Современная психология: теория и практика»).

14. Солодов А.А., Трембач Т.Г. Использование когнитивных технологий для формирования моделей управления речевым диалогом // Открытое образование. 2019. № 23(6). С. 13–21. DOI: 10.21686/1818-4243-2019-6-13-21.

15. Трембач В. М. Интеллектуальная система с использованием концептов-представлений для решения задач целенаправленного поведения // Открытое образование. 2018. № 22(1). С. 28–37. DOI: 10.21686/1818-4243-2018-1-28-37.

16. Lakoff J. Women, Fire, and Dangerous Things: What Categories Reveal About the Mind. Chicago: University of Chicago Press, 1987.

17. Микрюков А., Трембач В.М., Данилов А.В. Модули организационно-технических систем для решения задач адаптации в быстроменяющейся внешней среде // Открытое образование. 2020. № 24(5). С. 82–90. DOI: 10.21686/18184243-2020-5-82-90.

18. Солодов А.А., Трембач В.М. Разработка и использование модели когнитивной системы для решения задач целенаправленного поведения // Статистика и Экономика. 2019. № 16 (6). С. 77–86. DOI: 10.21686/2500-3925-2019-6-77-86.

19. Трембач В.М. Модульная архитектура интеллектуальной системы для решения задач интернета вещей // Открытое образование. 2019. № 23(4). С. 32–43. DOI: 10.21686/1818-4243-2019-4-32-43.

20. Рассел, Стюарт, Норвиг, Питер. Искусственный интеллект: современный подход, 2-е изд. Пер. с англ. М.: Вильямс, 2007. 1408 с.

21. Саттон Р.С., Барто Э.Г. Обучение с подкреплением. пер. с англ. М.: БИНОМ Лаборатория знаний, 2011. 399 с.

22. Воронина В. В., Михеев А. В., Ярушкина Н. Г., Святов К. В.Теория и практика машинного обучения: учебное пособие. Ульяновск: УлГТУ, 2017. 290 с.

23. Negri E. A, Fumagalli L., Macchi M. review of the roles of Digital Twin in CPS-based production systems // Procedia Manufacturingю. 2017. № 11. С. 939–948.

24. Солодов А.А., Трембач Т.Г. Стохастическая динамика эмоциональных характеристик когнитивных систем // Статистика и Экономика. 2020. № 17(5). С. 59–67. DOI: 10.21686/25003925-2020-5-59-67.

25. Карпов В.Э., Карпова И.П., Кулинич А.А. Социальные сообщества роботов: эмоции и темперамент роботов; общение роботов; модели контагиозного, подражательного и агрессивного поведения роботов; командное поведение роботов и образование коалиций; пространственная память анимата. М.: УРСС: ЛЕНАНД, 2019. 349 с. (Сер. «Науки об искусственном»; № 19).


Рецензия

Для цитирования:


Трембач В.М., Алещенко А.С., Микрюков А.А. Интеллектуальная киберфизическая система с использованием гештальт-обработки. Открытое образование. 2021;25(6):53-63. https://doi.org/10.21686/1818-4243-2021-6-53-63

For citation:


Trembach V.M., Aleshchenko A.S., Mikryukov A.A. Intelligent Cybernetic System Using Gestalt Processing. Open Education. 2021;25(6):53-63. (In Russ.) https://doi.org/10.21686/1818-4243-2021-6-53-63

Просмотров: 76


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 1818-4243 (Print)
ISSN 2079-5939 (Online)