Москва 2008 предисловие

1.10. РАСПОЗНАВАНИЕ ОБРАЗОВ
Теория распознавания была заложена в 1950-х — начале 60-х гг. (М.М.Бонгард, И. М. Гельфанд) как раздел кибернетики и уже вышла за рамки этой науки, приняв масштабы самостоятельного математического направления. «Распознавание образов» — это перевод с английского терми­на «pattern recognition», где «pattern» означает «шаблон», обра­зец», «образ». Под образом здесь понимается совокупность образцов, класс образцов, чем-то близких друг другу. Задача состоит в том, чтобы распознать данный неизвестный образец (объект, явление, ситуацию, процесс) и установить, к какому классу (образу) этот объект можно отнести («неизвестный зверь — кошка или мышка?»). Таким образом, направление связано с разработкой теоретических основ и практической реализацией устройств и систем, предназначенных для распознавания неизвестных объек­тов, явлений, ситуаций, процессов [58].
Примером распознавания может служить постановка медицин­ского диагноза. Прежде всего врач определяет симптомы и при­знаки болезни (см. 2.9), т.е. собирает так называемую апостериор­ную информацию о состоянии пациента. Затем врач сопоставляет ее с известными ему признаками заболевания — априорной ин­формацией, полученной в ходе обучения в институте и в резуль­тате накопленного опыта, и содержащейся в его памяти. В итоге такого сопоставления врач определяет состояние пациента — бо­лен он или нет, а если болен, то чем именно, т. е. ставит диагноз (распознает болезнь). Естественно, что чем больше априорной ин­формации о каждой болезни врач в состоянии удержать в своей памяти, тем точнее он может поставить диагноз. Правда, доста­точно трудно сказать, в чем состоит процесс сопоставления апо­стериорной информации о конкретном пациенте с априорными описаниями различных заболеваний; иначе говоря, какими алго­ритмами распознавания пользуются врачи при постановке диаг­ноза. В этом процессе принимают участие знания, опыт, память о прецедентах, а подчас — интуиция, озарение (инсайт).
Какова роль логического и интуитивного в распознавании об­раза (в постановке диагноза) [58]? Без интуиции человека рас­познавание не осуществимо. Действительно, исходных признаков достаточно много и часто число их комбинаций (конъюнкций) часто бывает факториально велико. При логическом подходе не­обходимо перебрать все конъюнкции, что недоступно ни челове­ку, ни компьютеру. В реальности выбор значимых признаков и их конъюнкций берет на себя врач, используя свой опыт и интуи­цию. Для формулирования решающего правила также необходи­мы интуиция врача и тезаурус программиста (знание языка, на котором построен конечный алгоритм).
Логическое распознавание имеет ряд достоинств (но и некото­рые недостатки) [58]. 1) Нет необходимости делать переборы, что существенно ускоряет процесс. 2) Решающее правило позволяет провести интерполяцию внутри обучающего множества. При этом множество признаков, объектов, диагнозов их дискретного пере­ходит в непрерывное. 3) Появляется возможность экстраполиро­вать решающее правило за пределы обучающего множества. Экст­раполяция всегда содержит гипотетический элемент. Если он ока­зывается оправданным, тогда логическое распознавание дает боль­шие преимущества. Если он не оправдан, то логическое распозна­вание ведет к ошибке. При интуитивном распознавании объектов ^вне данного множества человек обращается к другим обучающим множествам и проверяет, действует ли там то же решающее пра­вило. Это более длинный путь, но и более надежный. 4) Логиче­ское распознавание допускает тиражирование, т.е. передачу решающего правила другим людям и использование его, минуя этап обучения. Пример — учебники по медицинской диагностике. 5) При формулировании решающего правила происходит свертка инфор­мации, количество ее уменьшается (поскольку детали опускают­ся). Но ценная информация сохраняется. Можно сказать, что ре­шающее правило выглядит как абстракция по сравнению с инту­итивным распознаванием. Это важно, когда человек имеет дело сразу с несколькими обучающими множествами. Запомнить про­цедуры распознавания во всех них практически невозможно, но запомнить решающие правила — реально.
Следует подчеркнуть, что при логическом распознавании не возникает новая ценная информация, происходит лишь обработ­ка воспринимаемой информации и выделение из нее ценной.