 | ||
|
| ||
|
| ||
|
| ||
|
| ||
|
| ||
|
| ||
|
| ||
Руководители:
Михайлова Настя
Меркулова Лена
Участники:
На отчёте проекта
Стенд проекта
Узнав немного о том, что такое нейросети, и как они действуют, наша группа решила создать модель простейшей сети, которая будет реагировать на внешние раздражители каким-либо образом.
Нейросеть - это совокупность нескольких нейронов, взаимосвязанных между собой, и передающих друг другу информацию. Нейрон (формальный нейрон) - это тело, которое получает какое-либо количество входных сигналов, каждый из которых имеет свой вес (важность), и преобразовывает их в выходной сигнал. Этот выходной сигнал представляет собой активационную функцию.
Для примера мы решили использовать реакцию бабочки на свет. Бабочка представляет собой один формальный нейрон, для которого существует один входной сигнал, который может принимать различные значения.
1. бабочка раскрывает крылья, если есть свет и закрывает, если света нет.
2. бабочка начинает раскрывать крылья, когда интенсивность света достигает определённого уровня.
3. бабочка начинает раскрывать крылья, когда интенсивность света достигает определённого уровня и держит их открытыми, пока интенсивность света не станет слишком большой, затем она их постепенно закрывает.
4. далее мы ввели ещё один параметр - дождь. Когда идёт дождь, бабочка закрывает крылья независимо от интенсивности света. Если дождя нет, то бабочка открывает и закрывает крылья в зависимости от интенсивности света:
| СВЕТ | НЕТ СВЕТА | |
| ДОЖДЬ | закрывает | закрывает |
| НЕТ ДОЖДЯ | открывает | закрывает |
Строя график в трёхмерном пространстве, мы решили откладывать интенсивность дождя по оси Y, а яркость света - по оси Х. Ось Z - степень раскрываемости крыльев бабочки. Активационная функция задаётся по формуле:
Также мы запрограммировали открывание и закрывание крыльев бабочки, относительно степени света и дождя.
Игра Life заключается в том, что определённое поле заполнено клетками, причём это поле закольцовано.
Каждая клетка может быть либо живой, либо мёртвой, и она посылает сигналы своим соседям о том, в каком состоянии она находится, т.е. живая она или мёртвая. Соседями являются клетки, которые касаются друг друга стороной или углом.
В первом случае, все сигналы, полученные клеткой от соседей, причём не важно как касаются клетки друг друга (углом или стороной), одинаковы и равны 1, если сосед жив; или 0, если сосед мёртв. Причём если клетка получает от 3 до 6 сигналов, равных 1, то она оживает (или продолжает жить), в любом другом случае - умирает.
Во втором случае, сигналы, полученные клеткой от соседей, различаются и имеют свой вес (важность). Сигналы, полученные от соседей, касающихся клетку углом, меньше влияют на неё, чем сигналы, полученные от соседей, касающихся стороной, т.е. равна 0.5 вместо 1. Если сумма сигналов, полученных клеткой, составляет от 2,5 до 4,5, то она оживает (или продолжает жить), в любом другом случае - умирает.
Запрограммировав игру Life, мы обнаружили три возможных исхода игры: вечная, постоянная жизнь; циклическая жизнь и смерть. Первоначально количество живых клеток задаётся вручную. В случае, когда клетки не обладают весом, при трёх живых клетках возможны все варианты: циклическая жизнь, постоянная жизнь и смерть. Если клетки обладают весами, то вечная и циклическая жизни не возможны при трёх клетках, но возможны при четырёх.
На нашем проекте мы распределили по группам ту информацию, которую мы получаем с помощью чуств восприятия, т.е. зрения,слуха, обоняния, осязания, вкуса:
| Зрение | Слух | Обоняние | Осязание | Вкус |
| Цвет, движение, объем | Звуки, громкость | Запахи | Температура, форма, размер, плотность, качество поверхности | Качество |
| Точка | Угол | Расстояние от центра (см.) |
|---|---|---|
| 1 | 68 | 120 |
| 2 | 27 | 140 |
| 3 | 234 | 190 |
| 4 | 332 | 120 |
| 5 | 233 | 60 |
| 6 | 268 | 140 |
| 7 | 30 | 140 |
| 8 | 133 | 180 |
| 9 | 135 | 90 |
| 10 | 108 | 50 |
Наша цель:
Узнать как точно человек может угадать источник звука.
Описание эксперимента:
Мы сделали площадку размером 6*6 метров и нарисовали в центре её круг диаметром в 30 сантиметров с делениями, обозначающими градусы . Потом мы нарисовали 10 точек на разном расстоянии от центра и под разными углами. Затем человеку завязывали глаза и ставили в центр круга. Потом мы брали палку, стучали по точкам и говорили, чтобы человек (которому завязали глаза) встал на то место, откуда он слышал звук. После этого мы измеряли расстояние и угол на которые человек ошибался, и записывали это.
Выводы:
Люди ошибались в среднем на 6.3 градуса и 14 делений.
| зависимые данные | параметры |
| образование | -пол -возраст -место жительства |
| имя | -пол -возраст -место жительства |
| длина волос | -пол -место жительства -возраст -музыка |
| любимая музыка | -пол -возраст -место жительства |
| пища (кол-во приемов в день) | -вес -место жительства -рост -возраст |
| вес | -пища -пол -рост -место жительства |
| рост | -пол -место жительства -вес -возраст |
Мы предположили, что есть некая зависимость между данными человека, например между ростом и весом. Чтобы найти эту зависимость мы придумали вопросы , ответы на которые предположительно влияют друг на друга. В таблице даны эти вопросы.
Чтобы собрать статистику мы составили опросник из 18 пунктов. В таблице приведены наиболее важные вопросы:
После составления опросника, мы собрали данные о 31 человеке. По этим данным, мы попытались определить можно ли ответить, и с какой точностью, на один вопрос, зная ответы на все остальные.
Построили график зависимость веса от роста и возраста, отдельно для мужчин и женщин. графики отличались друг от друга незначительно и мы решили соединить пола.
Для начала мы использовали известную формулу, что вес примерно равен разности роста и числа 110. С помощью этого способа мы нашли оценочный вес (т.е. вычитали из точного роста 110) для всех людей и посчитали среднюю ошибку полученного оценочного веса. Ошибка считалась по формуле в процентах:
ошибка = (оценочный вес - реальный вес)*100/(реальный вес)
Результаты оказались неточными так как в формуле учитывалось только влияние роста. В итоге мы перешли к более точному методу- к использованию линейной функции. За y мы брали находимую величину, за x - параметры:
y=a1x1+a2x2+a3x3+a4,
где a1, a2, a3 - это коэффициенты при наших параметрах, x1, x2, x3 - параметры, а a4 - свободный коэффициент. Коэффициенты посчитали с помощью стандартной функции Excel.
| вопрос | варианты ответа |
| пол | -женский -мужской |
| возраст | 0-90 лет |
| место жительства | -город, область |
| музыка | -классика -рок -попса -реп |
| образование | -высшее -среднее -незаконченное высшее -незаконченное среднее |
| вес | 0-150 кг |
| рост | 0-200 см |
| стиль одежды | -деловой -элегантный -спортивный -молодёжный |
| Литература | -научная -развлекательная -классическая -приключения -всё |
Сначала мы установили зависимость веса от роста, возраста и пола. Для этого мы использовали систему линейных уравнений, а также множество других вычислений.
Высчитывая оценочный вес оказалось, что из этих параметров меньшее влияние на него оказывает пол так как, учитывая его, при выведенной нами формуле, ошибка то есть разность оценочного веса и настоящего, оказалась достаточно большой - 16,3%, а не учитывая пол, ошибка значительно уменьшилась до 13,2%. Наши вычисления стали более точными. Но так как в статистике были данные людей с возрастами до 20 лет, то и наша формула оказалась рассчитанной только для такого возраста.
Закончив вычисления веса мы перешли к формуле для музыки. Мы хотели установить зависимость её от стиля одежды, пола и длины волос. Наша ошибка оказалась достаточно большой - 21,5%.
Мы пытались ответить на другие вопросы, но выяснилось, что с помощью нашего уравнения точного ответа на них получить невозможно.
Мы задались вопросом: какие существуют виды памяти? Как мы их используем и какой способ запоминания лучше?
После некоторых размышлений мы решили, что бывает четыре вида памяти: зрительная, слуховая, моторная и ассоциативная. Зрительная память - "фотографическая память", т.е. отображение окружающего нас мира.
Слуховая - запоминание звуков, мелодий, например: в школе алфавит дают изучать в виде песенки (его так легче запомнить). Моторная память - запоминание движений (например, танца). Ассоциативная память - запоминание связей между определёнными вещами.
Вопрос: какой способ запоминания информации лучше развит?
Чтобы проверить, какая память больше нужна человеку, мы провели опыты.
Цель нашей работы: исследовать и сравнить способы запоминания внешней информации.
Мы провели следующий эксперимент: взяли 3 одинаковых по сложности четверостишия и предложили разным людям попробовать их запомнить. На зрительную память мы давали выучить за 30 сек. 1-е четверостишие; на слуховую - зачитывали 3 раза стихотворение; на моторную память - давали переписывать четверостишие, а потом испытуемые их рассказывали.
По окончании эксперимента мы сделали следующие выводы: количество ошибок зависит от возраста и от вида запоминания информации. У преподавателей (19-20 лет) память лучше, чем у учеников. Те школьники, которым по 14-15 лет, запоминают так же (или почти так же) как и преподаватели, но ребята чуть младше (12-14 лет) запоминают гораздо хуже (см. таблицу).
Если посмотреть на статистику, можно сказать, что моторная память у большинства людей развита лучше, чем остальные виды памяти. На втором месте будет память на слух, и, естественно, на третьем - зрительная память.
В таблицах указаны имена испытуемых, их возраст и сколько ошибок они сделали. В таблице 2 0.1 соответствует одной ошибке, 2.0 - двум нерассказанным строкам, 4 - нерассказанному четверостишию. То есть первая из двух цифр обозначает число забытых строчек, а вторая - число забытых слов.
Четверостишия, используемые в эксперименте:
· На моторную память:
Вчера мой кот взглянул на календарь,
И поднял хвост трубою моментально,
Потом подрал на улицу, как встарь
И заорал тепло и вакханально:
· На слуховую память:
И кактус мой, о чудо из чудес,
Политый чаем и кофейной гущей,
Как Лазарь новый - взял, да и воскрес!
И с каждым днём прет из земли все пуще.
· На зрительную память:
Уже с панелей смерзшуюся грязь,
Ругаясь, скалывают дворники лихие,
Уже ко мне зашел сегодня князь,
Взял теплый шарф и лыжи беговые.
Таблица 1.
| Имя | Возраст | Кол. Ош. | Кол. Ош. | Кол. Ош. |
| Дима | 12 | 2 строки | не расск. | не расск. |
| Арина | 13 | 1 строка | 2 ош. | 3 ош. |
| Оля | 13 | 1 строка | 3 строки | 1 ош. |
| Сергей | 14 | 1.5 строки | 3 строки | 4 ош. |
| Аня | 14 | 1 ош. | без ош. | 2 ош. |
| Рома | 14 | 3 ош. | 5 ош. | 2 строки |
| Андрей | 15 | 2 строки | 3 ош. | 1 ош. |
| Сергей | 15 | 1 строка | 1стр.7ош. | 3 ош. |
| Таня | 19 | 1 ош. | 2 строки | без ош. |
| Чен | 20 | 2 ош. | 1.5 строки | 1 ош. |
| Катя | 20 | без ош. | без ош. | 1 ош. |
| Настя | 20 | без ош. | 4 ош. | 3 ош. |
| На | слух | Зрение | моторная |
Таблица 2.
| Имя | Возраст | Кол. Ош. | Кол. Ош. | Кол. Ош. |
| Таня | 19 | 0,1 | 2 | 0 |
| Катя | 20 | 0,0 | 0 | 0,1 |
| Андрей | 15 | 2,0 | 0,3 | 0,1 |
| Чен | 20 | 0,2 | 1,5 | 0,1 |
| Оля | 13 | 1,0 | 3 | 0,1 |
| Аня | 14 | 0,1 | 0 | 0,2 |
| Арина | 13 | 1,0 | 0,2 | 0,3 |
| Настя | 20 | 0,0 | 0,4 | 0,3 |
| Сергей | 15 | 1,0 | 1,7 | 0,3 |
| Сергей | 14 | 1,5 | 3 | 0,4 |
| Рома | 14 | 0,3 | 0,5 | 2 |
| Дима | 12 | 0,2 | 4 | 4 |
| На | слух | Зрение | Моторная |
Мы задались вопросом: в чем мы измеряем информацию? Как мы можем обобщить поток данных, как будем сравнивать количество и качество запомненного? У нас появилась теория о том, как человек запоминает, как при этом искажается информация и от чего зависит появление искажений:
· Мы запоминаем надолго то, что имеет для нас смысл, хотя бы в малой степени. По важности информации на момент её запоминания определяется срок её хранения в памяти.
· У человека есть несколько подразделов памяти. Мы назвали их первичная (временная) память и основная, т.е. долговременная память. Во временной памяти находится большство информации, в то время как в долговременной памяти находятся самые яркие моменты жизни или данные, которыми мы пользуемся в повседневной жизни.
1. Мы установили некоторые причины искажения информации. На точное запоминание влияет настроение, окружающая среда, с каким смыслом была понята информация, внутренний мир так же влият на восприятие.
2. Отбор информации - сортировка информации на нужную и нет, приятную или грустную и т.д.
3. У всех людей существует точка зрения на окружающий мир, она сильно влияет на восприятие и отбор информации.
Так же для наглядного примера мы решили представить память в виде озера: вода на поверхности - это временная память, воды которой могут испаряться; средний слой воды - устоявшаяся память, которую легко достать и загрязнить (информация может стать искаженной или быть утеренной); на самом дне находится информация, которая почти не выходит во внешний мир (старая, или забытая), также там оседает вся "грязь" - некие моменты, которые очень неприятны для человека, настолько, что могут повредить его психику. Информация может как "испаряться", так и "оседать на дно", то есть мы можем забыть ее, либо отложить на неопределеный срок. Так же потоки информации, которые вызывают положительные эмоции можно условно назвать теплыми течениями, а негативные - холодными.
Мы решили исследовать зрительную память, а именно сколько единиц информации мы можем запомнить единовременно и насколько эффективно.
В ходе исследования мы решили провести следующий эксперимент: составили пирамиду из чисел и предлагали различным людям её выучить построчно.
9
1 8
12 4 58
91 64 18 3
73 41 6 10 16
На то, чтобы запомнить каждую из первых трех строк мы давали по 1-2 сек.. На каждую из следующих - по 3-4 сек.
По результатам эксперимента мы составили таблицу (см. ниже).
Изучив ее, мы пришли к выводу, что на запоминание чисел возраст почти не влияет, в среднем все рассказывали без ошибок только первые 2-4 строки. Ошибки в коротких строках таблицы допускали участники всех возрастов. Также мы нашли следующую закономерность:
· те, кто рассказал 2 строки обычно ошибались на числе 58;
· те люди, что запомнили 3 строки запинались на всех числах четвертой строки, но на числах 18 и 3 - ошиблись все, сбившиеся на этой стадии;
· те, кто рассказал по 4 строки, ошибались на 16.
Вместо 58 часто говорили либо 59, либо 48
Вместо 91 - 19
Вместо 18 - 58
Вместо 3 - 16
Люди ошибались, так как при запоминании возникают искажения. У людей с более развитой памятью искажений меньше, и наоборот: чем менее развита память у человека, тем сложнее ему запоминать, тем больше он делает ошибок. Человек в среднем правильно запоминает не более 6-7 единиц информации, например семь цифр номера, семь имен и т.д. - больше запомнить намного труднее.
Таблица по результатам эксперимента:
| Имя | Возраст | Кол. Строк | комментарии |
| Сергей | 23 | 2 | 58 |
| Дима | 12 | 2 | 58 |
| Андрей | 16 | 2 | 12 |
| Амиран | 15 | 2 | 58 |
| Соня | 14 | 2 | 58 |
| Миша | 12 | 2 | 58 |
| Влад | 15 | 2 | 24 |
| Сергей | 15 | 3 | 91;64;18 |
| Чен | 20 | 3 | 91;64;18 |
| Лёша | 13 | 3 | 18 |
| Иван | 13 | 3 | 18;3 |
| Дима | 13 | 3 | 91;64;18;3 |
| Илья | 15 | 3 | 3 |
| Женя | 12 | 3 | 18 |
| Света | 13 | 3 | 3 |
| Таяна | 16 | 3 | 91;64;18;3 |
| Граф | 18 | 3 | 91;64;18 |
| Лена | 13 | 4 | 6;16 |
| Настя | 20 | 4 | 73;41;6;10;16 |
| Маша | 15 | 4 | 6;10;16 |
| Максим | 14 | 4 | 41;6;10;16 |
| Максим | 13 | 4 | 16 |
| Володя | 15 | 4 | 16 |
| Лена | 17 | 4 | 16 |
| Аня | 15 | 5 | 44 |