Biz kesin tanımlanmış özelliği varyasyonları ile natüralist 3 boyutlu nesneler ve nesne kategoriler oluşturmak için yeni bir yöntem tarif. Biz morfolojilerinden ve ardından görsel veya dokunsal nesneleri olarak kılınabilir roman, natüralist sanal 3 boyutlu nesneler ve nesne kategoriler oluşturmak için phylogenesis biyolojik proseslerin simülasyonları kullanın.
Kantitatif nesne algısını incelemek amacıyla, biyolojik sistem tarafından veya makineler, özellikleri 1, tercihen natüralist, kesin tanımlanabilir nesneleri ve nesne kategoriler oluşturmak için bir ihtiyaç tarafından algı olabilir. Ayrıca, algısal öğrenme çalışmaları için, bu tür özellikleri 2 ile yeni nesneleri ve nesne kategoriler (veya nesne sınıfları) oluşturmak için yararlıdır.
Birçok yenilikçi ve kullanışlı yöntemler halen yeni nesneleri ve nesne kategoriler 3-6 (ayrıca refs bakın. 7,8) oluşturmak için yapılmamış. Ancak, genellikle mevcut yöntemleri eksiklikleri üç geniş tip var, konuşma.
İlk olarak, şekil varyasyonları genellikle deneyci 5,9,10 dayattığı ve bu nedenle doğal kategorilerde değişkenliği farklı olabilir ve belirli bir tanıma algoritması için optimize edilmiş. Bu varyasyonların tamponlar bağımsız olarak ortaya konulması arzu edilen bir olacaktırrnally kısıtlamalar empoze.
İkinci olarak, mevcut yöntemler zorluk doğal nesneler 11-13 şekil karmaşıklığı yakalama sahiptir. Hedefi doğal nesne algısını incelemek için ise, muhtemel karıştırıcı ve özel durumlarda önlemek amacıyla, nesneleri ve natüralist olması nesne kategorileri için arzu edilir.
Üçüncü olarak da, niceliksel olarak geleneksel yöntemler ile oluşturulan, uyarıcı bilgiler ölçmek için genellikle zordur. Bu bilgiler tam olarak ölçülmesi nerede nesneleri ve nesne kategoriler oluşturmak için arzu edilir ve gerekli durumlarda, sistematik (veya 'ayar') manipüle. Istiyorsunuz Bu, bir nicel olarak alttaki nesneyi tanıma işlemleri formüle etmek için olanak sağlar.
Burada yukarıdaki kriterlerden üç karşılamak algoritmaları veya yöntemler, bir dizi tanımlamak. Sanal morfolojilerinden (VM) tarafından 'dijital embriyolar' adlı romanı, natüralist sanal 3 boyutlu nesneler oluştururembriyogenez 14 biyolojik süreci simüle. Sanal phylogenesis (VP) doğal seleksiyon 9,12,13 evrimsel süreci simüle ederek roman, natüralist nesne kategoriler oluşturur. Bu simülasyonlar tarafından oluşturulan nesneleri ve nesne kategoriler daha şekil özelliklerinin 15,16 sistematik varyasyonlar oluşturmak için çeşitli morphing yöntemlerle manipüle edilebilir. VP ve yöntemler geçişin aynı zamanda dijital embriyolar dışında roman sanal nesneler, ya da gerçek dünya nesneleri 9,13 sanal sürümleri için, prensip olarak uygulanabilir. Bu şekilde oluşturulan sanal nesneler yüzey dokusu, aydınlatma, boyut, bakış açısı ve arka plan arzu manipülasyonlar ile, geleneksel bir grafik arayüzü kullanarak görsel olarak kılınabilir. Sanal nesneler aynı zamanda geleneksel bir 3-D prototipleme kullanılarak haptik nesneler olarak 'basılıyor' olabilir.
Biz de illu yardımcı olmak için bu hesaplama algoritmaları bazı uygulamaları tarifalgoritmaları potansiyel yarar Bitrate. Bu onların uygulamalarından algoritmaları ayırt etmek önemlidir. Uygulamaları temel bir algoritma 'ilkesi kanıtı' olarak sadece sunulan gösteriler vardır. Bu, genel olarak, bir hesaplama algoritmasının uygulanması çoğu zaman algoritması yok sınırlamaları vardır, dikkat etmek önemlidir.
Hep birlikte, bu yöntemler hem biyolojik ve hesaplama sistemleri ile nesne tanıma ve algısal öğrenme çalışmak için güçlü ve esnek bir araç kümesi temsil eder. Uygun uzantıları ile, bu yöntemler de morfolojilerinden phylogenesis çalışmalarında yararlı olabilir.
Bilişsel Bilimler Araştırma VM ve VP kullanışlılığı
Biz daha önce ayrıntılı l9 ,10,12-14 VM ve VP yararlılığını nitelendirdiler. Bir roman yaratmak için ilkeli ve esnek bir yöntem, ancak natüralist 3 boyutlu nesneler 14 sağladığından Kısaca, VM, özellikle dijital embriyo metodolojisi, yararlıdır. Benzer şekilde, doğal VP kategoriler 9,10,12,13 oluşturma ilkesel bir yöntem sağlar. Bu kategoride doğada hiyerarşik olma eğilimindedir, ve içinde ve kategoriler arasında özellik varyasyonları sınıflandırmak için bağımsız deneyci ve algoritmaların ortaya gerçeği dahil doğada nesne kategorileri ile VP ortak özellikler tarafından üretilen bu nesne kategorileri fazlalaştı Onları 39.
Mevcut Sınırlamalar ve Açılımlar
Gelecekte yapılacak çalışmalar için bizim protokol ve yol tarifi Üç akım sınırlamaları onlar önermeközellikle dikkat çekicidir: Birincisi, VM ve VP hem biyolojik süreçleri simüle. Biz biyolojik olmayan sanal nesneler bu işlemler için substrat olarak kullanılabilir olduğunu gösterirken, temel süreçleri hala biyolojik motive vardır. Ancak, doğal nesneler – hem biyolojik ve biyolojik olmayan – biyolojik olmayan kuvvetler nedeniyle şekil değişikliklere uğrarlar. Örneğin, kayalar nedeniyle erozyon veya sedimantasyon gibi jeolojik süreçlere şekli değişebilir. Kaya Yeni kategoriler gibi diğer jeolojik süreçlerin ortaya çıkabilir. Bu mevcut şekil değişikliği algoritmaları repertuarına bu süreçlere dahil etmek oldukça basit olmalıdır.
Bizim protokolünün ikinci önemli kısıtlılığı dinamik şekil değişiklikleri nedeniyle mevcut repertuarını oldukça sınırlı olmasıdır. Bu tür biyolojik hareket, ya da bu tür rüzgar, su veya ağırlık olarak dış kuvvetlerin hareket olarak şekil değişikliği daha büyük bir dizi dahil etmek tercih edilir. Biz wil bekliyoruzl gibi dinamik şekil değişiklikleri uygulamak için bilinen bilgisayar animasyonu algoritmaları ayı getirmek için nispeten kolay olması.
Bizim protokol üçüncü büyük sınırlama olduğunu VM anda gastrulasyon 36, en önemlisi, dahil olmak üzere birçok diğer bilinen morfogenetik süreçler içermez olduğunu. Ayrıca nedeniyle hücre duvarlarının 36 örneğin bitkilerdeki morfolojilerinden olası az veya hiç hücre hareketi ile, büyüme tamamen aracılık ettiğini gerçek olarak bilinen bazı kısıtlamalar, birleştirmek için başarısız olur. Benzer şekilde, bu tür genetik sürüklenme VP 40 gibi diğer bilinen işlemler filogenetik içermez. Bu sınırlamalar Adresleme gelişimsel, ekolojik ve evrimsel simülasyonlar bizim protokolünün kullanımını kolaylaştırmak büyük ölçüde yardımcı olacaktır.
The authors have nothing to disclose.
Bu çalışma ABD Ordusu Araştırma Laboratuarı ve Amerikan Ordusu Araştırma Bürosu hibe W911NF1110105 ve NSF hibe IOS-1147097to Jay hedge tarafından kısmen desteklenmiştir. Destek de Gürcistan Sağlık Bilimleri Üniversitesi Vizyonu Discovery Institute Jay hedge için bir pilot hibe sağlanmıştır. Daniel Kersten hibe ONR N00014-05-1-0124 ve NIH R01 EY015261 tarafından ve kısmen Kore Ulusal Araştırma Vakfı aracılığıyla Eğitim, Bilim ve Teknoloji Bakanlığı tarafından finanse WCU (World Class Üniversitesi) programı (R31-10008 tarafından desteklenmiştir ). Karin Hauffen ABD Ordusu Lisans Araştırma Çıraklık Programı (URAP) tarafından desteklenmiştir.
Name of toolkit/equipment | Company / Author | Catalogue # | コメント |
Digital Embryo Workshop (DEW) | Mark Brady and Dan Gu | This user-friendly, menu-driven tool can be downloaded free of charge as Download 1 from http://www.hegde.us/DigitalEmbryos. Currently available only for Windows. | |
Digital embryo tools for Cygwin | Jay Hegdé and Karin Hauffen | This is a loose collection of not-so-user-friendly programs. They are designed to be run from the command-line interface of the Cygwin Linux emulator for Windows. These programs can be downloaded as Download 2 from http://www.hegde.us/DigitalEmbryos. The Cygwin interface itself can be downloaded free of charge from www.cygwin.com. | |
Autodesk 3ds Max, Montreal, Quebec, Canada | Autodesk Media and Entertainment | 3DS Max | This is a 3-D modeling, animation and rendering toolkit with a flexible plugin architecture and a built-in scripting language. Available for most of the current operating systems. |
MATLAB | Mathworks Inc., Natick, MA, USA | MATLAB | This is a numerical computing environment and programming language with many useful add-on features. Available for most of the current operating systems. |
R statistical toolkit | R Project for Statistical Computing | R | Can be downloaded free of charge from http://www.r-project.org/. Available for most of the current operating systems. |
OpenGL | Khronos Group | OpenGL | This cross-language, cross-platform graphical toolkit can be downloaded free of charge from www.opengl.org. |
V-Flash Personal Printer | 3D Systems Inc., Rock Hill, SC, USA | V-Flash | This is a good value for all 3-D printing applications described in this report. The print materials are also vended by 3D Systems, Inc. Less expensive models are available in open source form from RepRap (rapmanusa.com) and MakerGear. More expensive models (> $30 K) are available from Objet Geometries, 3DS Systems, Z-Corp, Dimension Printing etc. |
TurboSquid.com | TurboSquid Inc., New York, LA | (various objects) | Various virtual 3-D objects can be downloaded from this site free of charge or for a fee. |
Table 1. Table Of Specific Toolkits And Equipment. |