Grafika kompjuterike njohëse abstrakte. Njohja e modelit dhe grafika njohëse

Prezantim me disiplinën: “Grafika kompjuterike” me temë: “Grafika kompjuterike njohëse” Plotësuar nga:
Stud.gr. GK-308
Grigoryan S.S.
Kontrolluar:
Ph.D., ass. Kadyrova E.N.

Grafika kompjuterike njohëse

Baza e grafikës kompjuterike njohëse janë kompjuterët e fuqishëm dhe mjetet e vizualizimit me performancë të lartë.

Detyrat kryesore të grafikës kompjuterike njohëse

Studime të shumta nga psikologë kushtuar analizës së procesit të zgjidhjes së problemeve nga njerëzit kanë treguar se dy fazat e para janë më të vështirat në këtë proces. Një person shpenzon përpjekje maksimale në procesin e kalimit nga një ndjenjë e paqartë e një situate të caktuar në një detyrë të formuluar qartë. Si rregull, kjo fazë perceptohet nga shumica e studiuesve si krijuese. Mbi çfarë baze formohet ideja e problemit dhe kërkohet formulimi i tij. Më tej, në shumë raste, çështja ka të bëjë vetëm me përdorimin e profesionistëve.

Fazat e formulimit të problemit në kontekstin e përdorimit të qasjes algjebrike mbeten jashtë fushës së shikimit të shkencës. Ky problem nuk është qartësisht algoritmik. Çdo detyrë ka një karakter individual dhe ekzistenca e ndonjë procedure të përgjithshme përveç atyre thjesht metodologjike (të tilla si algoritmet e kërkimit të shpikjeve është vështirë të jetë e mundur këtu). Sidoqoftë, siç u vu re në mënyrë të përsëritur nga matematikanë të shquar që mendonin seriozisht për procedurat e krijimtarisë matematikore, në fazën e kërkimit të formulimit të një problemi, paraqitjet dhe modelet gjeometrike shpesh luanin një rol të rëndësishëm. Dhe është interesante që shpesh ato nuk ishin të lidhura drejtpërdrejt me natyrën e problemit që zgjidhej, por thjesht evokonin në mënyrë asociative këtë deklaratë. Psikologët gjithashtu vërejnë të njëjtin fenomen. Le të përpiqemi të rendisim tiparet që janë karakteristike për drejtimin e ri në shkencën kompjuterike, të quajtur grafika njohëse. Një diskutim më i detajuar i këtij drejtimi gjendet në monografinë e parë në literaturën botërore kushtuar posaçërisht grafikës njohëse.

Grafika kompjuterike është një fushë e shkencës kompjuterike që mbulon të gjitha aspektet e formimit të imazhit duke përdorur një kompjuter.

Duke u shfaqur në vitet 1950, fillimisht bëri të mundur shfaqjen e vetëm disa dhjetëra segmenteve në ekran.

Grafika kompjuterike bazohet në shkencat themelore: matematikë, kimi, fizikë, etj.

Grafika kompjuterike përdoret pothuajse në të gjitha disiplinat shkencore dhe inxhinierike për të vizualizuar perceptimin dhe transmetimin e informacionit. Është gjithashtu praktikë e zakonshme përdorimi i simulimeve kompjuterike gjatë trajnimit të pilotëve dhe përfaqësuesve të profesioneve të tjera (imitues). Njohja e bazave të grafikës kompjuterike tani është e nevojshme si për inxhinierët ashtu edhe për shkencëtarët.

Rezultati përfundimtar i grafikës kompjuterike është një imazh që mund të përdoret për qëllime të ndryshme.

Grafika kompjuterike njohëse - grafika kompjuterike për abstraksione shkencore, duke kontribuar në lindjen e njohurive të reja shkencore. Baza teknike për të janë kompjuterë të fuqishëm dhe mjete vizualizimi me performancë të lartë

Një shembull i përdorimit të grafikës kompjuterike njohëse në shkencën e aplikuar kompjuterike mund të jetë vizualizimi kognitiv i diagrameve të rrjedhës së algoritmit, përfaqësimi tredimensional i objekteve kërkimore, përfaqësimi vizual i modeleve të të dhënave, etj.

Një teknikë e ngjashme u përdor për funksionet periodike. Siç e dini, grafikët e funksioneve periodike kanë seksione përsëritëse, prandaj, nëse transferoni grafikun e një funksioni periodik në nota, atëherë muzika do të ketë fragmente të përsëritura.

Zgjidhja e problemit të monitorimit të zbatimit të projekteve kombëtare kërkon marrjen parasysh të shumë faktorëve. Shkalla dhe dinamizmi i situatës gjatë zbatimit të projekteve kombëtare kërkon përpunimin e shpejtë të një sasie të konsiderueshme të të dhënave fillestare, zhvillimin dhe miratimin e vendimeve adekuate dhe në kohë.

Në këtë rast, lind problemi i perceptimit dhe interpretimit të informacionit heterogjen nga vendimmarrësi, i cili përcakton rëndësinë e zgjidhjes së problemit të gjetjes së formave të paraqitjes së tij që eliminojnë ose zvogëlojnë paqartësinë e të kuptuarit të situatës aktuale.

Mendimi njerëzor është i strukturuar në mënyrë që një person të mos mendojë me fjalë dhe numra, por me imazhe. Situata është saktësisht e njëjtë me perceptimin e informacionit për botën përreth: imazhet e formuara nga organe të ndryshme shqisore perceptohen në tërësinë e tyre.

Hulumtimet tregojnë se komponenti vizual i imazhit të perceptuar ka rëndësinë më të madhe. Prandaj, nevoja për t'i dhënë përparësi zgjidhjes së problemit të vizualizimit të të dhënave burimore numerike dhe jonumerike (verbale, grafike) dhe rezultateve të përpunimit analitik të tyre.

Në kuadrin e shkencës kompjuterike, grafika njohëse kompjuterike po zhvillohet në këto drejtime:

– studimi i ndërtimit të përgjithshëm të imazheve grafike njohëse, metodave, metodave të grafikës kompjuterike kognitive;

- studimi i karakteristikave individuale të perceptimit, në veçanti perceptimi i tij;

– zhvillimi i një modeli për perceptimin e informacionit nga vendimmarrësit;

- formimi i një alfabeti të një gjuhe konceptuale-figurative për përfaqësimin e të dhënave, duke përfshirë simbole stereotipike që shfaqin objekte dhe fenomene të botës përreth me shkallë të ndryshme ngjashmërie, primitivë grafikë të kuptueshëm asociativisht nga të cilët sintetizohen GO të çdo kompleksiteti, dhe simbole ndihmëse e nevojshme për të lidhur primitivët grafikë dhe për të tërhequr vëmendjen ndaj mbrojtjes civile më të rëndësishme;

– studimi i vetive të GO që prekin vendimmarrësin kur ato perceptohen në nivelin e ndjesive – energjike, gjeometrike, dinamike;

– formimi i një “gramatike” të gjuhës konceptuale dhe figurative, domethënë rregullat themelore për formimin e GO dhe skenave njohëse;

– zhvillimi i një nënsistemi prototip për vizualizimin e rezultateve të informacionit dhe mbështetje analitike për monitorimin e zbatimit të projekteve kombëtare prioritare bazuar në një gjuhë konceptuale dhe figurative për paraqitjen e të dhënave;

- verifikimi eksperimental i efektivitetit të prototipit të zhvilluar në aspektin e efikasitetit, plotësisë dhe saktësisë së perceptimit të informacionit nga vendimmarrësi.

Drejtimet kryesore të shkencës së aplikuar njohëse. Inteligjenca artificiale: mundësitë dhe kufizimet. Sistemet eksperte dhe sistemet e mbështetjes së vendimeve. Modelimi i vendimmarrjes në ekonomi dhe problemi i racionalitetit njerëzor. Problemi i përpunimit të gjuhës natyrore dhe sistemeve të përkthimit me makinë. Drejtimet kryesore të robotikës: problemet e modelimit të lëvizjes, orientimit hapësinor dhe trajnimit të robotëve të lëvizshëm. Ndërveprimi njeri-kompjuter: qasjet bazë dhe metodat e kërkimit. Ergonomi njohëse. Dizajn dhe grafikë kompjuterike. Realitete virtuale.

Përdorimi i gjerë i teknologjive të hipertekstit dhe i paradigmës multimediale të lidhur ngushtë me këto teknologji gjithashtu stimulon zhvillimin e grafikës njohëse. Siç dihet, paradigma multimediale barazon të drejtat e teksteve dhe imazheve. Në një paraqitje jolineare (në formën e një rrjeti), karakteristikë e teknologjive të hipertekstit, paradigma multimediale lejon lundrimin nëpër rrjet, si në nivelin e tekstit ashtu edhe në nivelin e imazhit, duke bërë një kalim nga teksti në imazh në çdo kohë, dhe anasjelltas.

Kështu, sistemet e tipit “Text-Drawing” dhe “Drawing-Text” rezultojnë të jenë të lidhura ngushtë me paradigmën multimediale dhe grafikën njohëse, dhe janë vetë një nga rezultatet e ndërveprimit të grafikës njohëse dhe teknologjisë së hipertekstit.

Në sistemet e automatizimit të kërkimit shkencor, grafika njohëse mund të përdoret si një mjet për të vizualizuar idetë që nuk kanë marrë ende ndonjë shprehje të saktë. Një shembull tjetër i përdorimit të këtyre mjeteve mund të jetë grafika speciale njohëse për zgjedhjen e operacioneve bazë në logjikën fuzzy, në të cilën shpërndarja globale e ngjyrave të zonave blu dhe të kuqe karakterizon "ngurtësinë" e përkufizimit të operacioneve të tilla si lidhja dhe shkëputja.

Në këtë fushë, grafika njohëse përdoret në fazën e formalizimit të problemeve dhe në procedurën e paraqitjes së hipotezave të besueshme.

Në fushën e sistemeve të inteligjencës artificiale, grafika kompjuterike kognitive do të arrijë rezultate më të mëdha se sistemet e tjera falë qasjes algjebrike dhe gjeometrike për modelimin e situatave dhe opsioneve të ndryshme për zgjidhjen e tyre.

Kështu, në kërkimin shkencor, përfshirë kërkimin themelor, theksi në funksionin ilustrues të ICG-së, karakteristikë e fazës fillestare, po zhvendoset gjithnjë e më shumë drejt përdorimit të atyre aftësive të ICG-së që bëjnë të mundur aktivizimin e aftësisë së natyrshme të njeriut për të menduar. në imazhet komplekse hapësinore. Në këtë drejtim, dy funksione të ICG-së fillojnë të dallohen qartë:ilustruese dhe njohëse.

Funksioni ilustrues i ICGju lejon të mishëroni në një dizajn vizual pak a shumë adekuat vetëm atë që dihet tashmë, d.m.th. ekziston tashmë ose në botën që na rrethon ose si një ide në kokën e një studiuesi. Funksioni kognitiv ICG konsiston në marrjen e një të reje duke përdorur një imazh të caktuar të ICG-së, d.m.th. njohuri që nuk ekzistojnë ende as në kokën e një specialisti, ose të paktën të kontribuojnë në procesin intelektual të marrjes së këtyre njohurive.

Kjo ide themelore e dallimeve midis funksioneve ilustruese dhe njohëse të ICG përshtatet mirë në klasifikimin e njohurive dhe sistemeve kompjuterike për qëllime arsimore. Funksionet ilustruese të ICG-së zbatohen në sistemet arsimorelloji deklarativ kur u transferon nxënësve një njohuri të artikuluar, të paraqitur në formën e informacionit të përgatitur paraprakisht me ilustrime grafike, të animuara, audio dhe video. Funksioni kognitiv i ICG manifestohet në sisteme Lloji procedural, kur studentët “nxjerrën” njohurinë përmes kërkimit mbi modelet matematikore të objekteve dhe proceseve që studiohen dhe, duke qenë se ky proces i formimit të njohurive bazohet në mekanizmin e të menduarit në hemisferën e djathtë, vetë kjo njohuri është kryesisht e natyrës personale. Secili person zhvillon teknikat e aktivitetit mendor nënndërgjegjeshëm në mënyrën e tij. Shkenca moderne psikologjike nuk ka metoda rreptësisht të vërtetuara për formimin e potencialit krijues të një personi, madje edhe potencialin profesional. Një nga qasjet e njohura heuristike për zhvillimin e të menduarit intuitiv dhe të orientuar profesionalisht është zgjidhja e problemeve kërkimore. Përdorimi i sistemeve kompjuterike arsimore të një lloji procedural bën të mundur intensifikimin e ndjeshëm të këtij procesi, duke eliminuar operacionet rutinë prej tij dhe duke bërë të mundur kryerjen e eksperimenteve të ndryshme mbi modelet matematikore.

Roli i ICG-së në këto studime arsimore nuk mund të mbivlerësohet. Janë imazhet e ICG-së të progresit dhe rezultateve të eksperimenteve mbi modelet matematikore që lejojnë çdo student të krijojë imazhin e tij të objektit ose fenomenit që studiohet në të gjithë integritetin dhe shumëllojshmërinë e lidhjeve të tij. Gjithashtu nuk ka dyshim se imazhet e ICG kryejnë kryesisht një funksion njohës dhe jo ilustrues, pasi në procesin e punës edukative me sisteme kompjuterike të një lloji procedural, studentët zhvillohen thjesht personal, d.m.th. komponentë të dijes që nuk ekzistojnë në këtë formë për askënd.

Sigurisht, ndryshimet midis funksioneve ilustruese dhe njohëse të grafikës kompjuterike janë mjaft arbitrare. Shpesh, një ilustrim grafik i zakonshëm mund t'u japë disa nxënësve një ide të re dhe t'i lejojë ata të shohin disa elemente njohurish që nuk janë "investuar" nga mësuesi zhvillues i sistemit kompjuterik arsimor deklarativ. Kështu, funksioni ilustrues i imazhit të ICG kthehet në një funksion njohës. Nga ana tjetër, funksioni njohës i imazhit të ICG-së gjatë eksperimenteve të para me sisteme arsimore të tipit procedural në eksperimentet e mëtejshme kthehet në një funksion ilustrues për një pronë tashmë të "hapur" dhe, për rrjedhojë, jo më të re të objektit që studiohet.

Megjithatë, dallimet thelbësore në mekanizmat logjikë dhe intuitiv të të menduarit njerëzor, që rrjedhin nga këto dallime në format e përfaqësimit të njohurive dhe metodave të zotërimit të tyre, e bëjnë metodologjikisht të dobishëm dallimin midis funksioneve ilustrative dhe njohëse të grafikës kompjuterike dhe na lejojnë të bëjmë më shumë të formulojë qartë detyrat didaktike të imazheve të ICG-së gjatë zhvillimit të sistemeve kompjuterike për qëllime edukative.

Lista e burimeve të përdorura

1. Zenkin A.A. Grafika kompjuterike njohëse. – M.: Nauka, 1991.– 192 f.

Hyrje………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

Grafika kompjuterike njohëse…………………………………….3
Koncepti i grafikës kompjuterike njohëse…………………….5
Funksionet ilustruese dhe njohëse të GK…………………………….6
Objektivat dhe kërkesat e CG njohëse………………………………………………………
Funksionet ilustruese dhe njohëse të multimedias………….10

PREZANTIMI

Zhvillimi i multimedias elektronike hap mundësi thelbësisht të reja didaktike për fushën e arsimit. Kështu, grafika interaktive dhe sistemet e animacionit lejojnë, në procesin e analizimit të imazheve, të kontrollojnë përmbajtjen, formën, madhësinë, ngjyrën dhe parametrat e tjerë të tyre për të arritur qartësinë më të madhe. Këto dhe një sërë mundësish të tjera ende nuk kuptohen dobët nga zhvilluesit e teknologjive të mësimit elektronik, gjë që nuk lejon që potenciali arsimor i multimedias të përdoret plotësisht. Fakti është se përdorimi i multimedias në e-learning jo vetëm që rrit shpejtësinë e transferimit të informacionit tek studentët dhe rrit nivelin e të kuptuarit të tij, por gjithashtu kontribuon në zhvillimin e cilësive që janë të rëndësishme për një specialist në çdo fushë, si p.sh. intuita, “ndjenja” profesionale dhe të menduarit imagjinativ.
Ndikimi i grafikës kompjuterike interaktive në të menduarit intuitiv, imagjinativ ka çuar në shfaqjen e një drejtimi të ri në problemet e inteligjencës artificiale - grafika kompjuterike njohëse (d.m.th., promovimi i njohjes).
Qëllimi i punës është të shqyrtojë çështjet e organizimit sistematik të softuerit për zbatimin e albumeve njohëse në një mjedis rrjeti, si dhe konceptet e grafikës kompjuterike njohëse.

1. Grafika kompjuterike njohëse

Njohja njerëzore përdor, si të thuash, dy mekanizma të të menduarit. Një prej tyre është aftësia për të punuar me zinxhirë abstrakte të simboleve, me të cilat lidhen disa paraqitje semantike dhe pragmatike. Kjo është aftësia për të punuar me tekste në kuptimin më të gjerë të fjalës. Ky lloj të menduari mund të quhet simbolik ose algjebrik. Një tjetër është aftësia për të punuar me imazhe shqisore dhe ide rreth këtyre imazheve. Imazhe të tilla janë shumë më konkrete dhe më të integruara sesa paraqitjet simbolike. Por ato janë gjithashtu shumë më "të paqarta", "më pak logjike" sesa ato që fshihen pas elementeve me të cilët funksionon të menduarit algjebrik. Por pa to, ne nuk mund të pasqyronim botën përreth nesh në vetëdijen tonë në plotësinë që është karakteristike për ne. Aftësia për të punuar me imazhe shqisore (dhe, mbi të gjitha, me imazhe vizuale) përcakton atë që mund të quhet të menduarit gjeometrik. 1
Shumë ekspertë në fushën e psikologjisë së të menduarit janë të bindur se është prania e dy mënyrave të përfaqësimit të informacionit (në formën e një sekuence simbolesh dhe në formën e figurës), aftësia për të punuar me to dhe për të lidhur të dyja. metodat e përfaqësimit me njëri-tjetrin që ofrojnë vetë fenomenin e të menduarit njerëzor.
Ka nevojë për mjete të posaçme për të punuar me paraqitjet vizuale dhe mënyrat e kalimit prej tyre në paraqitjet tekstuale dhe kalimin e kundërt. Kështu u vendos detyra kryesore, nga e cila tani po shfaqet një fushë e re problemore - grafika njohëse.

Grafika njohëse ndryshon nga grafika kompjuterike në atë që detyra e saj kryesore është të krijojë modele të tilla të përfaqësimit të njohurive (modele njohëse) në të cilat do të ishte e mundur të përdoren mjete uniforme për të përfaqësuar të dy objektet karakteristike të të menduarit algjebrik dhe imazhet-fotografi me të cilat funksionon mendimi gjeometrik. . Këto struktura të kombinuara njohëse janë objektet kryesore të grafikës njohëse.
Përdorimi i aftësive të ICG-së në kërkimin shkencor themelor ka filluar të luajë një rol gjithnjë e më të rëndësishëm. Në të njëjtën kohë, theksi në funksionin ilustrues të ICG-së, karakteristikë e fazës fillestare, d.m.th. ndërtimi, për shembull, i diagrameve dhe histogrameve standarde, të gjitha llojeve të grafikëve dydimensionale, planeve dhe diagrameve, grafikëve të varësive të ndryshme funksionale, etj., po zhvendoset gjithnjë e më shumë drejt përdorimit aktiv të atyre aftësive të ICG-së që lejojnë “përdorimin maksimal në shkencë Hulumtimi i aftësisë së natyrshme njerëzore për të menduar në imazhe komplekse hapësinore.
Funksioni njohës i imazheve u përdor në shkencë edhe para ardhjes së kompjuterëve. Paraqitje figurative që lidhen me konceptet grafik, pemë, rrjet etj. ndihmuan në vërtetimin e shumë teoremave të reja, rrathët e Euler-it bënë të mundur vizualizimin e marrëdhënies abstrakte të silogjistikës së Aristotelit, diagramet e Venit i bënë të qarta procedurat për analizimin e funksioneve të algjebrës së logjikës. 2
Përdorimi sistematik i grafikës njohëse në kompjuter si pjesë e sistemeve njeri-makinë premton shumë. Edhe përpjekjet shumë të turpshme në këtë drejtim, të njohura si teknologji multimediale, të cilat tashmë po tërheqin vëmendjen e specialistëve (veçanërisht të atyre që merren me krijimin e sistemeve inteligjente të mësimdhënies), tregojnë premtimin e një kërkimi të tillë.

2. Koncepti i grafikës kompjuterike njohëse

"Është më mirë të shohësh një herë sesa të dëgjosh njëqind herë ..." - thotë mençuria popullore. Nga ky këndvështrim, e gjithë historia e shkencës është një ilustrim bindës i dëshirës së përjetshme të njeriut për të zgjeruar kufijtë evolucionar të vizionit të tij për botën përreth. Njeriu shpiku një teleskop për të afruar dhe parë më mirë misteret e botëve yjore të fshehura nga vëzhgimi i drejtpërdrejtë, krijoi një mikroskop për të parë dhe ekzaminuar objektet më të vogla të mikrobotës... Rrezet X dhe spektroskopia i lejuan njeriut të shohë strukturën e brendshme të materia, tomografia hapi për shikimin e njeriut botën e brendshme të organizmave të gjallë, imazhet termike i lejuan atij të shihte drejtpërdrejt nxehtësinë, një imazher radio - valët e radios... Etj, etj... - Shih, shqyrto, dallon... - por jo vetëm sepse mbi 90 për qind e informacionit për botën përreth: vizioni nuk është thjesht një kanal, ose një marrës, ose një konvertues i informacionit vizual, por, me sa duket, një nga elementët më të rëndësishëm të vetë teknologjisë së imagjinatës, intuitiv, krijues, d.m.th. domethënë, ai që gjeneron njohuri dhe mendim të ri.
Dihet mirë se një vizatim i suksesshëm jo vetëm që mund të ilustrojë bindshëm thelbin, kuptimin e një pyetjeje komplekse teorike: një vizatim i tillë ndonjëherë - dhe jo aq rrallë - ju lejon të shihni aspekte të reja, të papritura të një problemi në dukje të njohur, përkatësisht për të parë një konsideratë, mendim, ide të re. Me fjalë të tjera, grafika kryen jo vetëm funksionin e zakonshëm, tradicional ILUSTRATIV, por edhe një funksion tjetër, jo më pak të rëndësishëm, KOGNITIV ose promovues të njohjes. Dhe teknologjia moderne e informacionit hap mundësi thelbësisht të reja për përdorimin e Grafikave Kompjuterike Kognitive (CCG) në fushën e, para së gjithash, kërkimit teorik abstrakt në Shkencën Fundamentale (FN).
KKG është një lloj analogi universal i një teleskopi, mikroskopi, spektrometri me rreze X, tomografi, imazheri termik, etj. me ndryshimin domethënës, megjithatë, se është pajisja e parë fizike në historinë e shkencës që ju lejon të shihni objekte të botës jofizike, të padukshme të abstraksioneve shkencore. Nëse marrim parasysh se abstraksione të tilla përfshijnë gjithashtu shumë modele që përcaktojnë sjelljen e objekteve dhe sistemeve në botën reale, atëherë problemi i vizualizimit QCG të entiteteve abstrakte shkon përtej interesit thjesht akademik.

3. Funksionet ilustruese dhe njohëse të GK

Aktualisht, grafika kompjuterike është një nga fushat me zhvillim më të shpejtë të teknologjive të reja të informacionit. Kështu, në kërkimin shkencor, duke përfshirë kërkimin themelor, theksi në funksionin ilustrues të CG, karakteristik i fazës fillestare, po zhvendoset gjithnjë e më shumë drejt përdorimit të atyre aftësive të CG që bëjnë të mundur aktivizimin e aftësisë së natyrshme të njeriut për të menduar në mënyrë komplekse. imazhet hapësinore. Në këtë drejtim, dy funksione të CG kanë filluar të dallohen qartë: ilustruese dhe njohëse. 3
Funksioni ilustrativ i CG-së na lejon të mishërojmë në një dizajn vizual pak a shumë adekuat vetëm atë që dihet tashmë, d.m.th. ekziston tashmë ose në botën që na rrethon ose si një ide në kokën e një studiuesi. Funksioni njohës i CG është të marrë diçka të re me ndihmën e një imazhi të caktuar grafik, d.m.th. njohuri që nuk ekzistojnë ende as në kokën e një specialisti, ose të paktën të kontribuojnë në procesin intelektual të marrjes së këtyre njohurive.
Funksionet ilustruese të CG zbatohen në sistemet arsimore të një lloji deklarativ kur transferojnë te studentët një pjesë të artikuluar të njohurive, të paraqitura në formën e informacionit të përgatitur paraprakisht me ilustrime grafike, të animuara dhe video.
Funksioni kognitiv i CG manifestohet në sistemet e tipit procedural, kur studentët "nxjerrin" njohurinë përmes kërkimit mbi modelet matematikore të objekteve që studiohen, dhe duke qenë se ky proces i formimit të njohurive bazohet në mekanizmin intuitiv të të menduarit të hemisferës së djathtë, kjo njohuri. në vetvete është kryesisht natyrë personale. Secili person zhvillon teknikat e aktivitetit mendor nënndërgjegjeshëm në mënyrën e tij. Shkenca moderne psikologjike nuk ka metoda rreptësisht të vërtetuara për formimin e potencialit krijues të një personi, madje edhe potencialin profesional. Një nga qasjet e njohura heuristike për zhvillimin e të menduarit intuitiv dhe të orientuar profesionalisht është zgjidhja e problemeve kërkimore. Përdorimi i sistemeve kompjuterike arsimore të një lloji procedural bën të mundur intensifikimin e ndjeshëm të këtij procesi, duke eliminuar operacionet rutinë prej tij dhe duke bërë të mundur kryerjen e eksperimenteve të ndryshme mbi modelet matematikore.
Roli i CG në kërkimin arsimor vështirë se mund të mbivlerësohet. Janë imazhe grafike të ecurisë dhe rezultateve të eksperimenteve mbi modelet matematikore që lejojnë çdo student të krijojë imazhin e vet të objektit ose fenomenit që studiohet në të gjithë integritetin dhe shumëllojshmërinë e lidhjeve të tij. Gjithashtu nuk ka dyshim se imazhet kompjuterike kryejnë, para së gjithash, një funksion njohës dhe jo ilustrues, pasi në procesin e punës edukative me sisteme kompjuterike të një lloji procedural, studentët zhvillohen thjesht personal, d.m.th. komponentë të dijes që nuk ekzistojnë në këtë formë për askënd.
Sigurisht, ndryshimet midis funksioneve ilustruese dhe njohëse të grafikës kompjuterike janë mjaft arbitrare. Shpesh, një ilustrim grafik i zakonshëm mund t'u japë disa studentëve një ide të re dhe t'i lejojë ata të shohin disa elemente njohurish që nuk janë "investuar" nga mësuesi-zhvilluesi i një sistemi kompjuterik arsimor të tipit deklarativ. Kështu, funksioni ilustrues i një imazhi kompjuterik kthehet në një funksion njohës. Nga ana tjetër, funksioni njohës i një imazhi kompjuterik gjatë eksperimenteve të para me sisteme arsimore të një lloji procedural në eksperimentet e mëtejshme mund të shndërrohet në një funksion ilustrues për një pronë tashmë të "hapur" dhe, për rrjedhojë, jo më të re të objektit. studiuar.
Megjithatë, dallimet thelbësore në mekanizmat logjikë dhe intuitiv të të menduarit njerëzor, që rrjedhin nga këto dallime në format e përfaqësimit të njohurive dhe metodave të zotërimit të tyre, e bëjnë metodologjikisht të dobishëm dallimin midis funksioneve ilustrative dhe njohëse të grafikës kompjuterike dhe na lejojnë të bëjmë më shumë të formulojë qartë detyrat didaktike të imazheve grafike në zhvillimin e sistemeve arsimore kompjuterike.

4. Objektivat dhe kërkesat e KG kognitive

Një ekspert i njohur në fushën e inteligjencës artificiale, D. A. Pospelov, formuloi tre detyra kryesore të grafikës kompjuterike njohëse. Detyra e parë është të krijohen modele të tilla të përfaqësimit të njohurive në të cilat do të ishte e mundur të përdoren mjete uniforme për të përfaqësuar të dy objektet karakteristike të të menduarit logjik dhe imazhet-fotografi me të cilat funksionon të menduarit figurativ. Detyra e dytë është vizualizimi i atyre njohurive njerëzore për të cilat ende nuk është e mundur të gjenden përshkrime tekstuale. E treta është kërkimi i mënyrave për të kaluar nga imazhet-fotografitë e vëzhguara në formulimin e disa hipotezave për mekanizmat dhe proceset që fshihen pas dinamikës së fotografive të vëzhguara. 4
Këto tre detyra të CG njohëse nga pikëpamja e teknologjive të informacionit arsimor duhet të plotësohen me një detyrë të katërt, e cila është krijimi i kushteve për zhvillimin e intuitës së orientuar profesionalisht dhe aftësive krijuese tek studentët.
Kur zhvillohen sisteme kompjuterike për analizën inxhinierike, dizajnimin dhe trajnimin, ato zakonisht dalin nga dy detyrat e para të grafikës njohëse, kur njohuritë për një objekt teknik, të marra përmes kërkimit mbi modelet matematikore shumëdimensionale dhe të paraqitura në formën konvencionale simbolike-numerike, bëhen të paarritshme për analiza njerëzore për shkak të sasisë së madhe të informacionit.
Një kuptim i qartë i detyrave të tretë dhe të katërt të grafikës njohëse na lejon të formulojmë kërkesa shtesë si për vetë imazhet grafike, ashtu edhe për softuerin përkatës dhe mbështetjen metodologjike. Midis tyre janë: përshtatshmëria me objektet ose proceset që studiohen, metodat inxhinierike dhe metodat e mësimdhënies të përdorura; natyraliteti dhe aksesueshmëria për përdoruesit e trajnuar dobët apo edhe të patrajnuar; lehtësia për analizimin e modeleve cilësore të shpërndarjes së parametrave; tërheqja estetike, shpejtësia e formimit të imazhit.

Nxënësit gjithashtu duhet të jenë në gjendje të zgjedhin llojin e imazhit. Fakti është se i njëjti informacion mund të shfaqet në formë grafike në mënyra të ndryshme. Për shembull, në mekanikën e një trupi të deformuar, rreth dhjetë lloje të ndryshme imazhesh përdoren për të përfaqësuar fushat skalare dhe vektoriale të parametrave fizikë. Rezultatet e studimeve speciale të këtyre llojeve të shfaqjes grafike të informacionit tregojnë se secili person, për shkak të perceptimit të tij individual, personal, vlerëson efektivitetin e një ose një lloji tjetër imazhi në mënyrën e tij, dhe vlerësimet e njerëzve të ndryshëm mund të ndryshojnë ndjeshëm. . Prandaj, sistemet kompjuterike për qëllime arsimore duhet të kenë një sërë mënyrash të ndryshme për të shfaqur informacionin në mënyrë grafike, në mënyrë që çdo student të mund të zgjedhë llojin e imazhit që është më i përshtatshëm për të, ose të përdorë figura të ndryshme grafike për të analizuar rezultatet e llogaritjeve të makinerive. Është e nevojshme t'u sigurohet studentëve mundësinë për të kontrolluar imazhet - të ndryshojnë madhësinë e saj, skemën e ngjyrave, pozicionin e këndvështrimit të vëzhguesit, numrin dhe pozicionin e burimeve të ndriçimit, shkallën e kontrastit të vlerave të përshkruara, etj. Të gjitha këto aftësi të ndërfaqes grafike jo vetëm që i lejojnë studentët të zgjedhin format e duhura të imazheve grafike, por gjithashtu futin komponentët e lojërave dhe kërkimit në punën edukative dhe natyrisht i inkurajojnë studentët për një analizë të thellë dhe gjithëpërfshirëse të vetive të objekteve dhe proceseve që studiohen.

5. Funksionet ilustruese dhe njohëse të multimedias

Duke interpretuar dallimet e diskutuara më sipër midis mekanizmave të të menduarit të hemisferës së majtë dhe të djathtë në lidhje me veprimtarinë njohëse të studentëve, mund të konkludojmë se të menduarit logjik identifikon vetëm disa nga elementët më thelbësorë të njohurive dhe formon prej tyre një ide të qartë të objektet dhe proceset që studiohen, ndërsa nënndërgjegjja ofron një perceptim holistik të botës në të gjithë diversitetin e saj.
Bazuar në këtë ndryshim, ne mund të dallojmë dy funksione të multimedias - ilustruese dhe njohëse.
Funksioni ilustrativ ofron mbështetje për të menduarit logjik. Në këtë rast, objekti multimedial përforcon, ilustron disa mendime të shprehura qartë, veti të objektit ose procesit që studiohet, d.m.th. diçka që tashmë është formuluar, për shembull, nga një mësues-zhvillues.
Funksioni kognitiv është të përftosh diçka të re me ndihmën e një objekti të caktuar multimedial, d.m.th. njohuri që nuk ekzistojnë ende as në kokën e një specialisti, ose të paktën të kontribuojnë në procesin intelektual të marrjes së këtyre njohurive.
Funksioni ilustrues i multimedias zbatohet në sistemet arsimore të tipit deklarativ kur transferon te studentët një pjesë të artikuluar të njohurive, të paraqitura në formën e informacionit të përgatitur paraprakisht me ilustrime grafike, të animuara, audio dhe video. Funksioni njohës i multimedias, etj.................

ZHVILLIMI I GRAFIKAVE KOGNITIVE KOMPJUTERIKE BRENDA KUADRIT TË SHKENCËS SË INFORMACIONIT TË APLIKUAR

Art. Pedagog në Departamentin e ISvEK

Dega e Universitetit Shtetëror të Ekonomisë dhe Ekonomisë në Shën Petersburg

Studime të shumta nga psikologë kushtuar analizës së procesit të zgjidhjes së problemeve nga njerëzit kanë treguar se dy fazat e para janë më të vështirat në këtë proces. Një person shpenzon përpjekje maksimale në procesin e kalimit nga një ndjenjë e paqartë e një situate të caktuar në një detyrë të formuluar qartë. Si rregull, kjo fazë perceptohet nga shumica e studiuesve si krijuese. Mbi çfarë baze formohet ideja e problemit dhe kërkohet formulimi i tij. Më tej, në shumë raste, çështja ka të bëjë vetëm me përdorimin e profesionistëve.

Fazat e formulimit të problemit në kontekstin e përdorimit të qasjes algjebrike mbeten jashtë fushës së shikimit të shkencës. Ky problem nuk është qartësisht algoritmik. Çdo detyrë ka një karakter individual dhe ekzistenca e ndonjë procedure të përgjithshme përveç atyre thjesht metodologjike (të tilla si algoritmet e kërkimit të shpikjeve është vështirë të jetë e mundur këtu). Sidoqoftë, siç u vu re në mënyrë të përsëritur nga matematikanë të shquar që mendonin seriozisht për procedurat e krijimtarisë matematikore, në fazën e kërkimit të formulimit të një problemi, paraqitjet dhe modelet gjeometrike shpesh luanin një rol të rëndësishëm. Dhe është interesante që shpesh ato nuk ishin të lidhura drejtpërdrejt me natyrën e problemit që zgjidhej, por thjesht evokonin në mënyrë asociative këtë deklaratë. Psikologët gjithashtu vërejnë të njëjtin fenomen. Le të përpiqemi të rendisim tiparet që janë karakteristike për drejtimin e ri në shkencën kompjuterike, të quajtur grafika njohëse. Një diskutim më i detajuar i këtij drejtimi gjendet në monografinë e parë në literaturën botërore kushtuar posaçërisht grafikës njohëse.

Grafika kompjuterike është një fushë e shkencës kompjuterike që mbulon të gjitha aspektet e formimit të imazhit duke përdorur një kompjuter.

Duke u shfaqur në vitet 1950, fillimisht bëri të mundur shfaqjen e vetëm disa dhjetëra segmenteve në ekran.

Shkencat themelore u bënë baza e grafikës kompjuterike: matematika, kimia, fizika, etj.

Grafika kompjuterike përdoret pothuajse në të gjitha disiplinat shkencore dhe inxhinierike për të vizualizuar perceptimin dhe transmetimin e informacionit. Është gjithashtu praktikë e zakonshme përdorimi i simulimeve kompjuterike gjatë trajnimit të pilotëve dhe përfaqësuesve të profesioneve të tjera (imitues). Njohja e bazave të grafikës kompjuterike tani është e nevojshme si për inxhinierët ashtu edhe për shkencëtarët.

Rezultati përfundimtar i grafikës kompjuterike është një imazh që mund të përdoret për qëllime të ndryshme.

Grafika kompjuterike njohëse- grafika kompjuterike për abstraksione shkencore, duke kontribuar në lindjen e njohurive të reja shkencore. Baza teknike për të janë kompjuterë të fuqishëm dhe mjete vizualizimi me performancë të lartë

Një shembull i përdorimit të grafikës kompjuterike njohëse në shkencën e aplikuar kompjuterike mund të jetë vizualizimi kognitiv i diagrameve të rrjedhës së algoritmit, përfaqësimi tredimensional i objekteve kërkimore, përfaqësimi vizual i modeleve të të dhënave, etj.

Një teknikë e ngjashme u përdor për funksionet periodike. Siç e dini, grafikët e funksioneve periodike kanë seksione përsëritëse, prandaj, nëse transferoni grafikun e një funksioni periodik në nota, atëherë muzika do të ketë fragmente të përsëritura.

Zgjidhja e problemit të monitorimit të zbatimit të projekteve kombëtare kërkon marrjen parasysh të shumë faktorëve. Shkalla dhe dinamizmi i situatës gjatë zbatimit të projekteve kombëtare kërkon përpunimin e shpejtë të një sasie të konsiderueshme të të dhënave fillestare, zhvillimin dhe miratimin e vendimeve adekuate dhe në kohë.

Në këtë rast, lind problemi i perceptimit dhe interpretimit të informacionit heterogjen nga vendimmarrësi, i cili përcakton rëndësinë e zgjidhjes së problemit të gjetjes së formave të paraqitjes së tij që eliminojnë ose zvogëlojnë paqartësinë e të kuptuarit të situatës aktuale.

Mendimi njerëzor është i strukturuar në mënyrë që një person të mos mendojë me fjalë dhe numra, por me imazhe. Situata është saktësisht e njëjtë me perceptimin e informacionit për botën përreth: imazhet e formuara nga organe të ndryshme shqisore perceptohen në tërësinë e tyre.

Hulumtimet tregojnë se komponenti vizual i imazhit të perceptuar ka rëndësinë më të madhe. Prandaj, nevoja për t'i dhënë përparësi zgjidhjes së problemit të vizualizimit të të dhënave burimore numerike dhe jonumerike (verbale, grafike) dhe rezultateve të përpunimit analitik të tyre.

Në kuadrin e shkencës kompjuterike, grafika njohëse kompjuterike po zhvillohet në këto drejtime:

– studimi i ndërtimit të përgjithshëm të imazheve grafike njohëse, metodave, metodave të grafikës kompjuterike kognitive;

- studimi i karakteristikave individuale të perceptimit, në veçanti perceptimi i tij;

– zhvillimi i një modeli për perceptimin e informacionit nga vendimmarrësit;

- formimi i një alfabeti të një gjuhe konceptuale-figurative për përfaqësimin e të dhënave, duke përfshirë simbole stereotipike që shfaqin objekte dhe fenomene të botës përreth me shkallë të ndryshme ngjashmërie, primitivë grafikë të kuptueshëm asociativisht nga të cilët sintetizohen GO të çdo kompleksiteti, dhe simbole ndihmëse e nevojshme për të lidhur primitivët grafikë dhe për të tërhequr vëmendjen ndaj mbrojtjes civile më të rëndësishme;

– studimi i vetive të GO që prekin vendimmarrësin kur ato perceptohen në nivelin e ndjesive – energjike, gjeometrike, dinamike;

– formimi i një “gramatike” të gjuhës konceptuale dhe figurative, domethënë rregullat themelore për formimin e GO dhe skenave njohëse;

– zhvillimi i një nënsistemi prototip për vizualizimin e rezultateve të informacionit dhe mbështetje analitike për monitorimin e zbatimit të projekteve kombëtare prioritare bazuar në një gjuhë konceptuale dhe figurative për paraqitjen e të dhënave;

- verifikimi eksperimental i efektivitetit të prototipit të zhvilluar në aspektin e efikasitetit, plotësisë dhe saktësisë së perceptimit të informacionit nga vendimmarrësi.

Drejtimet kryesore të shkencës së aplikuar njohëse. Inteligjenca artificiale: mundësitë dhe kufizimet. Sistemet eksperte dhe sistemet e mbështetjes së vendimeve. Modelimi i vendimmarrjes në ekonomi dhe problemi i racionalitetit njerëzor. Problemi i përpunimit të gjuhës natyrore dhe sistemeve të përkthimit me makinë. Drejtimet kryesore të robotikës: problemet e modelimit të lëvizjes, orientimit hapësinor dhe trajnimit të robotëve të lëvizshëm. Ndërveprimi njeri-kompjuter: qasjet bazë dhe metodat e kërkimit. Ergonomi njohëse. Dizajn dhe grafikë kompjuterike. Realitete virtuale.

Përdorimi i gjerë i teknologjive të hipertekstit dhe i paradigmës multimediale të lidhur ngushtë me këto teknologji gjithashtu stimulon zhvillimin e grafikës njohëse. Siç dihet, paradigma multimediale barazon të drejtat e teksteve dhe imazheve. Në një paraqitje jolineare (në formën e një rrjeti), karakteristikë e teknologjive të hipertekstit, paradigma multimediale lejon lundrimin nëpër rrjet, si në nivelin e tekstit ashtu edhe në nivelin e imazhit, duke bërë një kalim nga teksti në imazh në çdo kohë, dhe anasjelltas.

Kështu, sistemet e tipit “Text-Drawing” dhe “Drawing-Text” rezultojnë të jenë të lidhura ngushtë me paradigmën multimediale dhe grafikën njohëse, dhe janë vetë një nga rezultatet e ndërveprimit të grafikës njohëse dhe teknologjisë së hipertekstit.

Në sistemet e automatizimit të kërkimit shkencor, grafika njohëse mund të përdoret si një mjet për të vizualizuar idetë që nuk kanë marrë ende ndonjë shprehje të saktë. Një shembull tjetër i përdorimit të këtyre mjeteve mund të jetë grafika speciale njohëse për zgjedhjen e operacioneve bazë në logjikën fuzzy, në të cilën shpërndarja globale e ngjyrave të zonave blu dhe të kuqe karakterizon "ngurtësinë" e përkufizimit të operacioneve të tilla si lidhja dhe shkëputja.

Në këtë fushë, grafika njohëse përdoret në fazën e formalizimit të problemeve dhe në procedurën e paraqitjes së hipotezave të besueshme.

Në fushën e sistemeve të inteligjencës artificiale, grafika kompjuterike kognitive do të arrijë rezultate më të mëdha se sistemet e tjera falë qasjes algjebrike dhe gjeometrike për modelimin e situatave dhe opsioneve të ndryshme për zgjidhjen e tyre.

Kështu, në kërkimin shkencor, përfshirë kërkimin themelor, theksi në funksionin ilustrues të ICG-së, karakteristikë e fazës fillestare, po zhvendoset gjithnjë e më shumë drejt përdorimit të atyre aftësive të ICG-së që bëjnë të mundur aktivizimin e aftësisë së natyrshme të njeriut për të menduar. në imazhet komplekse hapësinore. Në këtë drejtim, ata fillojnë të bëjnë dallimin e qartë midis dy funksioneve të ICG: ilustruese dhe njohëse.

Funksioni ilustrues i ICG-së na lejon të mishërojmë në një dizajn vizual pak a shumë adekuat vetëm atë që tashmë dihet, domethënë ekziston tashmë ose në botën përreth nesh ose si një ide në kokën e studiuesit. Funksioni njohës i ICG është që, me ndihmën e një imazhi të caktuar të ICG, të marrë njohuri të reja, domethënë njohuri që nuk ekzistojnë ende as në kokën e një specialisti, ose të paktën të kontribuojë në procesin intelektual të marrjes së kësaj njohurie. .

Kjo ide themelore e dallimeve midis funksioneve ilustruese dhe njohëse të ICG përshtatet mirë në klasifikimin e njohurive dhe sistemeve kompjuterike për qëllime arsimore. Funksionet ilustruese të ICG-së zbatohen në sistemet arsimore të tipit deklarativ kur transferojnë te studentët një pjesë të artikuluar të njohurive, të paraqitura në formën e informacionit të përgatitur paraprakisht me ilustrime grafike, animacione, audio dhe video. Funksioni kognitiv i ICG-së manifestohet në sistemet e tipit procedural, kur studentët “nxjerrë” njohurinë përmes kërkimit mbi modelet matematikore të objekteve dhe proceseve që studiohen, dhe duke qenë se ky proces i formimit të njohurive bazohet në mekanizmin e të menduarit në hemisferën e djathtë, njohuria në vetvete është kryesisht personale në natyrë. Secili person zhvillon teknikat e aktivitetit mendor nënndërgjegjeshëm në mënyrën e tij. Shkenca moderne psikologjike nuk ka metoda rreptësisht të vërtetuara për formimin e potencialit krijues të një personi, madje edhe potencialin profesional. Një nga qasjet e njohura heuristike për zhvillimin e të menduarit intuitiv dhe të orientuar profesionalisht është zgjidhja e problemeve kërkimore. Përdorimi i sistemeve kompjuterike arsimore të një lloji procedural bën të mundur intensifikimin e ndjeshëm të këtij procesi, duke eliminuar operacionet rutinë prej tij dhe duke bërë të mundur kryerjen e eksperimenteve të ndryshme mbi modelet matematikore.

Roli i ICG-së në këto studime arsimore nuk mund të mbivlerësohet. Janë imazhet e ICG-së të progresit dhe rezultateve të eksperimenteve mbi modelet matematikore që lejojnë çdo student të krijojë imazhin e tij të objektit ose fenomenit që studiohet në të gjithë integritetin dhe shumëllojshmërinë e lidhjeve të tij. Gjithashtu nuk ka dyshim se imazhet e ICG kryejnë kryesisht një funksion njohës dhe jo ilustrues, pasi në procesin e punës edukative me sistemet kompjuterike të një lloji procedural, studentët zhvillojnë komponentë thjesht personalë, d.m.th., komponentë që nuk ekzistojnë në këtë formë për dije kushdo.

Sigurisht, ndryshimet midis funksioneve ilustruese dhe njohëse të grafikës kompjuterike janë mjaft arbitrare. Shpesh, një ilustrim grafik i zakonshëm mund t'u japë disa nxënësve një ide të re dhe t'i lejojë ata të shohin disa elemente njohurish që nuk janë "investuar" nga mësuesi zhvillues i sistemit kompjuterik arsimor deklarativ. Kështu, funksioni ilustrues i imazhit të ICG kthehet në një funksion njohës. Nga ana tjetër, funksioni njohës i imazhit të ICG-së gjatë eksperimenteve të para me sisteme arsimore të tipit procedural në eksperimentet e mëtejshme kthehet në një funksion ilustrues për një pronë tashmë të "hapur" dhe, për rrjedhojë, jo më të re të objektit që studiohet.

Megjithatë, dallimet thelbësore në mekanizmat logjikë dhe intuitiv të të menduarit njerëzor, që rrjedhin nga këto dallime në format e përfaqësimit të njohurive dhe metodave të zotërimit të tyre, e bëjnë metodologjikisht të dobishëm dallimin midis funksioneve ilustrative dhe njohëse të grafikës kompjuterike dhe na lejojnë të bëjmë më shumë të formulojë qartë detyrat didaktike të imazheve të ICG-së gjatë zhvillimit të sistemeve kompjuterike për qëllime edukative.

Lista e burimeve të përdorura

1. Zenkin A. A. Grafika kompjuterike njohëse. – M.: Nauka, 1991.– 192 f.