Автореферат (Синтез визуальных объектов по естественно-языковому описанию на базе интегрированной онтологии)

На правах рукописиЛитвинович Артем ВладимировичСИНТЕЗ ВИЗУАЛЬНЫХ ОБЪЕКТОВ ПО ЕСТЕСТВЕННО-ЯЗЫКОВОМУОПИСАНИЮ НА БАЗЕ ИНТЕГРИРОВАННОЙ ОНТОЛОГИИСпециальность:05.13.11 «Математическое и программное обеспечение вычислительныхмашин, комплексови компьютерных сетей»АВТОРЕФЕРАТдиссертации на соискание ученой степеникандидата технических наукМосква – 2013РаботавыполненавНаучно-ИсследовательскомВычислительной Техники (НИЦЭВТ), г. Москва.ЦентреЭлектроннойНаучный руководитель:кандидат технических наук, с.н.с.,ведущий научный сотрудник инженернотехнического центра ОАО “НИЦЭВТ”Курбатов С.С.Официальные оппоненты:доктор технических наук, профессор,зам.

директора по научной работеФГБУ РосНииИТиАПФоминых Игорь Борисовичкандидат технических наук, с.н.с.,НИЛ НИО НИЦ Военно-медицинскойакадемии, Санкт-ПетербургНайденова Ксения АлександровнаВедущая организация:Федеральное государственное бюджетноеучереждение науки Институт программныхсистем им. А. К. Айламазяна РАН по адресу:152020, Ярославская обл. Переславский район,с. Веськово, ул. Петра Первого, д.

4а.Защита состоится « » _______ 2013 г. в ____ на заседании ДиссертационногоСовета Д212.125.01 при Московском авиационном институте (национальномисследовательском университете) "МАИ" по адресу: 125993 г. Москва, A-80, ГСП-3,Волоколамское шоссе, д. 4.С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МАИАвтореферат разослан «» __________ 2013 г.Ученый секретарьдиссертационного совета Д212.125.01кандидат технических наук,А.В.

Корнеенкова2ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫАктуальность темы. Технологии трехмерной визуализации в современнойнауке и технике являются неотъемлемым и весьма важным элементом обработкисложной информации о пространственном строении объектов. Технологии уровняOpenGL или Direct3D позволяют не только наглядно представлятьпространственный объект, но и преобразовывать его, используя операторы сдвига,поворота, изменения масштаба и т.п.На текущий момент разработано множество алгоритмов и методоввизуализации (растеризация, рейкастинг, трассировка лучей, трассировка путей),которые обычно совмещаются в передовом программном обеспечении, чтобыполучить достаточно качественное и фотореалистичное изображение приоптимальных затратах вычислительных ресурсов.Однако физическая модель, для которой в основном и разработанывышеперечисленные методы визуализации, описывает характеристики объекта надостаточно специфическом уровне.

Методы визуализации описаний на болеевысоком понятийном уровне, развиты в гораздо меньшей степени. Тем не менее, вомногих областях (создание прототипов конструкций, медицина, коммерческиеприложения, использующие OLAP-технологии, интеллектуальные обучающиепрограммы, междисциплинарная интеграция данных наблюдений и т.д.) требуетсявизуализация именно концептуального уровня.В настоящее время для концептуального описания некоторых предметныхобластей широко используются онтологии.

В информатике онтологии используютсяв процессе программирования как форма представления концептуальных знаний ореальном мире или его частях. Онтологии ориентированы на формальные средствапредставления, но наиболее высокий уровень описания обеспечивает толькоестественный язык.Поэтому тема данного исследования, посвященного визуализации путемсинтеза изображений из концептуального представления онтологического уровнятрехмерных объектов, имеющих естественно-языковое описание, является весьмаактуальной как в научном, так и в практическом аспектах.Цель диссертационной работы.

Главной целью данной работы являетсяразработка системы синтеза изображений по выражениям естественного языкачерез общую, интегрированную онтологию предметной области. В соответствии сглавной целью и с учетом комплексного характера проблемы, в диссертациинеобходимо было решить следующие конкретные задачи:1.Разработка теоретических принципов компонента целостной системы,обеспечивающего синтез трехмерного изображения по описанию на предметно-ориентированном креолизованном (вербальном и иконическим) естественном языке.2.Разработка расширяемого языка описания графических объектов, ориентированного на уровень объект-свойство-отношение (GRASP).3.Создание интерпретатора разработанного языка, обеспечивающего визуализацию конструкций языка с помощью средств OpenGL.34.Разработка элементов лингвистического обеспечения системы на основе семантически-ориентированного метода анализа, использующего полную морфологию и синтаксис в мере, которая определяется сложностью самого текста.5.Создание методики расширения интерпретируемых конструкций языкаGRASP новыми классами объектов, свойств и отношений.Методы исследования.

Для решения поставленных задач в работеиспользуются методы компьютерной графики, методы создания и работы сонтологиями, методы лингвистической трансляции.Достоверностьрезультатов.Достоверностьположенийработыподтверждается квалифицированным использованием всех вышеперечисленныхметодов, сопоставимостью теоретических и экспериментальных результатов, атакже положительными результатами тестирования в рамках НИР.Научная новизна работы.1.Сформулированы теоретические принципы компонента целостнойсистемы, обеспечивающего синтез двумерного и трехмерного изображения поописанию на предметно-ориентированном креолизованном естественном языке.2.

Предложен расширяемый язык описания графических объектов GRASP,ориентированный на организацию визуализации в терминах объектов, отношений иих свойств.3.Разработана технология визуализации объектов, базирующаяся налингвистическоманализепредметно-ориентированногоописанияскрелизованными элементами текста, погружении его в онтологию, трансляциионтологического описания в разработанный язык GRASP и генерации изображенияс помощью средств OpenGL.4.Создана методика расширения интерпретируемых конструкций языкановыми классами объектов, свойств и отношений на основе декларативногопредставления практически без перепрограммирования интерпретатора.На защиту выносятся следующие положения и результаты:• Концептуальная модель и структурная схема экспериментальной системысинтеза графических объектов по тексту на предметно-ориентированном естественном языке;• Обоснование целесообразности разработки и реализации языка синтеза графических объектов, обладающего высоким уровнем описания на основе специализированного разделения декларативно-процедурных составляющих иэффективной интеграцией с базами знаний (онтологиями);• Разработка и апробация в экспериментальном программном образце метода,позволяющего качественно улучшить функционирование систем преобразования текста в изображение (TTP-систем), ориентированных на русский язык.4• Обоснование перспективности использования развитых средств визуализации, интегрированных в базы знаний с доступом на предметно-ориентированном естественном языке;Практическая ценность результатов диссертационной работы определяетсясозданием системы синтеза изображений по описанию на предметноориентированном креолизованном естественном языке, пригодной для многихобластей применения.Реализация результатов работы.

Результаты работы внедрены в научноисследовательской работе, выполняемой в НИЦЭВТ по Государственнымконтрактам № 07.514.11.4038 и № 07.514.11.4031 .Апробация работы. Основные результаты работы обсуждались и былиодобрены на XIV международной конференции «Речь и компьютер» (SPECOM2011),навторойМеждународнойнаучно-техническойконференции«Компьютерные науки и технологии» (КНиТ-2011) и на Тринадцатой национальнойконференции по искусственному интеллекту с международным участием (КИИ2012).Публикации.

Результаты диссертации отражены в 5 печатных работах, в томчисле в 2-х рецензируемых ВАК журналах.Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения,пяти глав, заключения, списка литературы. Работа содержит 130 страниц, включая34 рисунка, 4 таблицы, список литературы из 126 наименований, 36 страницприложений с актами об использовании результатов работы.5СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫВо введении обоснована актуальность темы диссертационной работы,поставлены цели и задачи исследования, даны формулировки объекта и предметаисследований,указанаметодологическаябаза.Изложенырезультаты,определяющие научную новизну работы, даны сведения о практической значимостии апробации работы, указаны публикации, отражающие основные научныеположения диссертации.

В последнем разделе приведены сведения о структуре иобъеме работы.В первой главе определен предмет исследования и сформулированытеоретические принципы компонента интегральной системы, обеспечивающейсинтез двумерного и трехмерного изображения по описанию на предметноориентированном креолизованном естественном языке. Дано краткое описаниеобщей системы, обеспечивающей интеграцию потоков информации из различныхисточников: анализ/синтез креолизованного естественного языка и анализ/синтезизображений. Описано место разрабатываемого компонента в рамках общейсистемы (рис. 1).921КАИIn11TiАЕЯ63КСИMk54ПрикладнаяонтологияMk7{In}12СЕЯ{Ti}810Рис.