В последние несколько лет возрастает интерес к изучению нейронных сетей, которые успешно применяются для решения многих задач искусственного интеллекта: распознавание образов, фильтрация шумов, рас-познавание речи.
Одной из главных прикладных задач, решаемых искусственными нейронными сетями, является обработка изображений. В настоящий момент в этой области искусственного интеллекта активно работают и ведут исследования такие компании, как Google, Facebook, Яндекс, Baidu, ABBYY, Cognitive Technologies и др. Многие из их сервисов уже работают с использованием технологии нейронных сетей. Например, на основе нейронных сетей работает поиск изображений и их идентификация в Google Photos, производится фильтрация нежелательного контента в компании Яндекс [15].
Природа человеческого творчества еще менее изучена, чем природа интеллекта. Поэтому на данный момент одной из наиболее актуальных задач искусственного интеллекта является машинное творчество. В данном направлении рассматриваются проблемы написания компьютером музыки, литературных и художественных произведений. Многие современные компании стремятся воссоздать поведение человеческого мозга.
Одним из наиболее перспективных направлений машинного творчества является генерация изображений. Этой темой занимаются инженеры компании Google: программное обеспечение для распознавания изображений Google, которое может обнаруживать, анализировать и даже автоматически титровать изображения, использует нейронные сети, которые стремятся имитировать человеческий мозг. Совсем недавно Google провела в Сан-Франциско выставку-аукцион, на которой были выставлены работы, созданные не человеком, а алгоритмом компании. Среди картин, присутствовавших на выставке, - изображения, имитировавшие работы таких художников, как Винсент Ван Гог.
Машинное творчество представляет собой широкое и относительно молодое направление науки об искусственном интеллекте. Генерация изображений с помощью нейронных сетей, как часть машинного творчества, является актуальным предметом самых разных исследований.
Цель и задачи
Основной целью данной работы является разработка системы процедурной генерации изображения на основе нейронных сетей.
Для достижения указанной цели необходимо решить следующие задачи:
1) произвести анализ предметной области;
2) изучить теоретические основы алгоритмов обработки изображений на основе нейронных сетей;
3) разработать веб-приложение генерации изображений на основе нейронных сетей;
4) провести тестирование разработанной системы.
Структура и объем работ
Работа состоит из введения, четырех глав, заключения, библиографии и одного приложения. Объем работы составляет 32 страницы, объем библиографии содержит 18 источников.
Краткое содержание работы
Введение состоит из четырех частей: «Актуальность темы», «Цели и задачи исследования», «Структура и объем работы» и «Краткое содержание работы».
В первой главе описывается предметная область, производится обзор литературы.
Вторая глава содержит проектирование системы, алгоритм, разработку дизайна и структуры.
В третьей главе содержится обзор выбранных инструментов для реализации, описывается процесс разработки системы.
Четвертая глава содержит результаты тестирования системы.
В заключении сделаны выводы о проделанной работе.
В приложении 1 представлены скриншоты модульных сеток страниц.
В приложении 2 представлены скриншоты интерфейса приложения.
В ходе разработки системы процедурной генерации изображении, были выполнены следующие результаты:
1) произведен анализ предметной области;
2) изучены особенности работы с нейронными сетями;
3) разработан пользовательский интерфейс системы;
4) реализована система генерации изображений;
5) проведено тестирование системы.
1. Gatys, L.A., Ecker, A., Bethge, M. A Neural Algorithm of Artistic Style. // arXiv preprints. 2015. [Electronic resource] URL: http://arxiv.org/abs/1508.06576(дата обращения: 01.02.2016).
2. CSS Specification. [Электронный ресурс] URL: http://www.w3.org/ Style/CSS/current-work (дата обращения: 12.04.2016).
3. Арлоу Д., Нейштадт А. UML 2 и Унифицированный процесс. Практический объектно-ориентированный анализ и проектирование, 2-е издание. - Пер. с англ. - СПб.: Символ-Плюс, 2007. - 624 с.
4. Беллиньясо М. Разработка Web-приложений в среде ASP.NET2.0: задача - проект - решение = ASP.NET2.0. - М.: Диалектика, 2007. - 640 с.
5. Бейзер Б. Тестирование черного ящика. Технологии функционального тестирования программного обеспечения и систем. - СПб.: Питер, 2004. - 544 с.
6. Заенцев И. Нейронные сети: основные модели. Учебное пособие к курсу «Нейронные сети» для студентов 5 курса магистратуры Воронежского Государственного университета. - Воронеж: Воронежский Государственный университет, 1999. - 76 с.
7. Каллан Р. Основные концепции нейронных сетей. - СПб.: Вильямс, 2003. - 288 c.
8. Криспин Л., Грегори Д. Гибкое тестирование. Практическое руководство для тестировщиков ПО и гибких команд. - СПб.: Вильямс, 2010. - 365 с.
9. Круг П.Г. Нейронные сети и нейрокомпьютеры: Учебное пособие по курсу «Микропроцессоры». - М.: Национальный исследовательский университет «МЭИ», 2002. - 176 с.
10. Нильсен Я., Тфхир М., Дизайн Web-страниц. Анализ удобства и простоты и пользования 50 узлов. - СПб.: Издательский дом «Вильямс», 2002. - 336 с.
11. Петров С. Сверточная нейронная сеть для распознавания символов номерного знака автомобиля // Международный Университет природы, общества и человека «Дубна», 2013. - Вып. 3. - С. 56.
12. Розенблатт Ф. Принципы нейродинамики. Персептроны и теория механизмов мозга. - М.: Мир, 1965. - 169 с.
13. Солдатова О., Гаршин А. Применение сверточной нейронной сети для распознавания рукописных цифр. - Самара: Самарский государственный университет, 2010. - С. 252-259.
14. Стотлемайер Д. Тестирование Web-приложений. - М.: КУДИЦ- Образ, 2003. - 240 с.
15. Технологии компании «Яндекс». [Электронный ресурс] URL: https://yandex.ru/company/technologies/matrixnet/(дата обращения: 18.04.2016).
16. Хайкин С. Нейронные сети: полный курс. - М.: Вильямс, 2006. - 1104 с.
17. Чедвик Д., Снайдер Т., Панда Х. ASP.NET MVC 4: разработка реальных веб-приложений с помощью ASP.NET MVC. - М.: «Вильямс», 2013. - 432 с.
18. Neural Artistic Style. [Электронный ресурс] URL: https://github.com/andersbll/neural_artistic_style/(дата обращения: 11.03.2016).