XV Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2023

Итак, начнем с самого определения машинного обучения, это класс методов искусственного интеллекта, характерной чертой которых является не прямое решение задачи, а обучение в процессе применения решений множества сходных задач.

Для построения таких методов используются средства математической статистики, численных методов, методов оптимизации, теории вероятностей, теории графов, различные техники работы с данными в цифровой форме.

Пользователю необходимо сначала обучить приложение распознаваемым символам.

На этапе обучения пользователь рисует на холсте буквы, цифры и символы и записывает значение нарисованного в отдельное поле. Желательно нарисовать каждый символ несколько раз для повышения точности последующего распознавания.

Если проанализировать состояние российского рынка программ, то можно увидеть пестрый калейдоскоп, состоящий из лицензированных, нелицензированных, пиратских, зарубежных (на русском и английском языках) программ.

Для реализации поставленной перед нами задачей, был выбран язык программирования HTML и JavaScript.

Почему именно HTML и JavaScript? HTML — стандартизированный язык разметки документов во Всемирной паутине. Большинство веб-страниц содержат описание разметки на языке HTML (или XHTML). Язык HTML интерпретируется браузерами; полученный в результате интерпретации форматированный текст отображается на экране монитора компьютера или мобильного устройства.

Язык HTML до 5-й версии определялся как приложение SGML (стандартного обобщённого языка разметки по стандарту ISO 8879). Спецификации HTML5 формулируются в терминах DOM (объектной модели документа). C# является мощным и простым в использовании инструментом для создания автономных программ, обладающих графическим интерфейсом.

Изначально язык HTML был задуман и создан как средство структурирования и форматирования документов без их привязки к средствам воспроизведения (отображения). В идеале, текст с разметкой HTML должен был без стилистических и структурных искажений воспроизводиться на оборудовании с различной технической оснащённостью (цветной экран современного компьютера, монохромный экран органайзера, ограниченный по размерам экран мобильного телефона или устройства и программы голосового воспроизведения текстов). Однако современное применение HTML очень далеко от его изначальной задачи. Например, тег <table> предназначен для создания в документах таблиц, но иногда используется и для оформления размещения элементов на странице. С течением времени основная идея платформонезависимости языка HTML была принесена в жертву современным потребностям в мультимедийном и графическом оформлении.

Data Science — это работа с большими данными (англ. Big Data). Большие данные — это огромные объёмы неструктурированной информации: например, метеоданные за какой-то период, статистика запросов в поисковых системах, результаты спортивных состязаний, базы данных геномов микроорганизмов и многое другое. Ключевые слова здесь — «огромный объём» и «неструктурированность». Чтобы работать с такими данными, используют математическую статистику и методы машинного обучения.

Специалист, который делает такую работу, называется дата-сайентист (или Data Scientist). Он анализирует большие данные (Big Data), чтобы делать прогнозы. Какие именно прогнозы — зависит от того, какую задачу нужно решить. Итог работы дата-сайентиста — прогнозная модель. Если упростить, то это программный алгоритм, который находит оптимальное решение поставленной задачи.

Машинное обучение (ML) — это использование математических моделей данных, которые помогают компьютеру обучаться без непосредственных инструкций. Оно считается одной из форм искусственного интеллекта (ИИ). При машинном обучении с помощью алгоритмов выявляются закономерности в данных. На основе этих закономерностей создается модель данных для прогнозирования. Чем больше данных обрабатывает такая модель и чем дольше она используется, тем точнее становятся результаты. Это очень похоже на то, как человек оттачивает навыки на практике.

Благодаря адаптивному характеру машинного обучения оно отлично подходит для сценариев, в которых данные постоянно изменяются, свойства запросов или задач нестабильны или написать код для решения фактически невозможно.

Язык гипертекстовой разметки HTML был разработан британским учёным Тимом Бернерсом-Ли приблизительно в 1986—1991 годах в стенах ЦЕРНа в Женеве в Швейцарии. HTML создавался как язык для обмена научной и технической документацией, пригодный для использования людьми, не являющимися специалистами в области вёрстки.

Браузер просматривает (интерпретирует) HTML-документ, выстраивая его структуру (DOM) и отображая ее в соответствии с инструкциями, включенными в этот файл (таблицы стилей, скрипты). Если разметка правильная, то в окне браузера будет отображена HTML-страница, содержащая HTML-элементы — заголовки, таблицы, изображения и т.д.

Процесс интерпретации (парсинг) начинается прежде, чем веб-страница полностью загружена в браузер. Браузеры обрабатывают HTML-документы последовательно, с самого начала, при этом обрабатывая CSS и соотнося таблицы стилей с элементами страницы.

HTML-документ состоит из двух разделов — заголовка — между тегами <head>…</head> и содержательной части — между тегами <body>…</body>.

Элементы, находящиеся внутри тега <html>, образуют дерево документа, так называемую объектную модель документа, DOM (document object model). При этом элемент <html> является корневым элементом.

Чтобы разобраться во взаимодействии элементов веб-страницы, необходимо рассмотреть так называемые «родственные отношения» между элементами. Отношения между множественными вложенными элементами подразделяются на родительские, дочерние и сестринские.

Предок — элемент, который заключает в себе другие элементы. На рисунке 1 предком для всех элементов является <html>. В то же время элемент <body> является предком для всех содержащихся в нем тегов: <h1>, <p>, <span>, <nav> и т.д.

Потомок — элемент, расположенный внутри одного или более типов элементов. Например, <body> является потомком <html>, а элемент <p> является потомком одновременно для <body> и <html>.

Родительский элемент — элемент, связанный с другими элементами более низкого уровня, и находящийся на дереве выше их. На рисунке 1 <html> является родительским только для <head> и <body>. Тег <p> является родительским только для <span>.

Дочерний элемент — элемент, непосредственно подчиненный другому элементу более высокого уровня. На рисунке 1 только элементы <h1>, <h2>, <p> и <nav> являются дочерними по отношению к <body>.

Сестринский элемент — элемент, имеющий общий родительский элемент с рассматриваемым, так называемые элементы одного уровня. На рисунке 1 <head> и <body> — элементы одного уровня, так же как и элементы <h1>, <h2> и <p> являются между собой сестринскими.

Для элемента <meta> доступны атрибуты charset, content, http-equiv, name, а также ‎глобальные атрибуты. Они показаны на таблице 1.

Атрибут	Описание, принимаемое значение
charset	Указывает кодировку символов для текущего HTML-документа: <meta charset="UTF-8">
content	Содержит произвольный текст, который определяет значение, ассоциируемое с атрибутом http-equiv или name, в зависимости от их значения.
http-equiv	Контролирует действия браузера на данной веб-странице (эквивалент HTTP заголовков). При отображении страницы браузер будет следовать инструкциям, заданным в атрибуте: default-style указывает предпочтительный стиль для использования на странице. Атрибут content должен содержать идентификатор элемента <link>, который ссылается на таблицу стилей CSS, или идентификатор элемента <style>, содержащего таблицу стилей.
name	Ассоциируется со значением, содержащемся в атрибуте content. Не должен использоваться в случае, если для элемента уже заданы атрибуты http-equiv, charset или itemprop. application-name указывает название веб-приложения, используемого на странице. author указывает имя автора документа в свободном формате. description определяет краткое описание к содержимому страницы, например: <meta name="description" content="Описание содержимого страницы"> generator указывает один из пакетов программного обеспечения, используемого для создания документа.

HTML-изображения добавляются на веб-страницы с помощью тега <img>. Использование графики делает веб-страницы визуально привлекательнее. Изображения помогают лучше передать суть и содержание веб-документа.

С помощью HTML-тегов <map> и <area> можно создавать карты-изображения с активными областями.

Элемент <img> представляет изображение и его резервный контент, который добавляется с помощью атрибута alt. Так как элемент <img> является строчным, то рекомендуется располагать его внутри блочного элемента, например, <p> или <div>.

Тег <img> имеет обязательный атрибут src, значением которого является абсолютный или относительный путь к изображению:

Адрес изображения может быть указан полностью (абсолютный URL), например:
url(http://anysite.ru/images/anyphoto.png)

Или же через относительный путь от документа или корневого каталога сайта:
url(../images/anyphoto.png) — относительный путь от документа,
url(/images/anyphoto.png) — относительный путь от корневого каталога.

Это интерпретируется следующим образом:
../ — означает подняться вверх на один уровень, к корневому каталогу,
images/ — перейти к папке с изображениями,
anyphoto.png — указывает на файл изображения.

Формат JPEG(Joint Photographic Experts Group). Изображения JPEG идеальны для фотографий, они могут содержать миллионы различных цветов. Сжимают изображения лучше GIF, но текст и большие площади со сплошным цветом могут покрыться пятнами.

Формат GIF(Graphics Interchange Format).Идеален для сжатия изображений, в которых есть области со сплошным цветом, например, логотипов. GIF-файлы позволяют установить один из цветов прозрачным, благодаря чему фон веб-страницы может проявляться через часть изображения. Также GIF-файлы могут включать в себя простую анимацию. GIF-изображения содержат всего лишь 256 оттенков, из-за чего изображения выглядят пятнистыми и нереалистичного цвета, как плакаты.

Формат PNG(Portable Network Graphics).Включает в себя лучшие черты GIF- и JPEG-форматов. Содержит 256 цветов и дает возможность сделать один из цветов прозрачным, при этом сжимает изображения в меньший размер, чем GIF-файл.

Формат APNG(Animated Portable Network Graphics).Формат изображения, основанный на формате PNG. Позволяет хранить анимацию, а также поддерживает прозрачность.

Формат SVG(Scalable Vector Graphics).SVG-рисунок состоит из набора геометрических фигур, описанных в формате XML: линия, эллипс, многоугольник и т.п. Поддерживается как статичная, так и анимированная графика. Набор функций включает в себя различные преобразования, альфа-маски, эффекты фильтров, возможность использования шаблонов. Изображения в формате SVG могут изменяться в размере без снижения качества.

Спецсимволы HTML, или символы-мнемоники, представляют собой конструкцию SGML (англ. StandardGeneralizedMarkupLanguage — стандартный обобщённый язык разметки), ссылающуюся на определенные символы из символьного набора документа. В основном они используются для указания символов, которых нет в стандартной компьютерной клавиатуре, либо которые не поддерживает кодировка HTML-страницы (Windows-1251, UTF-8 и т.д.).

Чтобы разместить символ на веб-странице, необходимо указать HTML-код или мнемонику.

JavaScript - предназначен для написания сценариев для активных HTML-страниц. Язык JavaScript не имеет никакого отношения к языку Java. Java разработан фирмой SUN. JavaScript - фирмой Netscape Communication Corporation. Первоначальное название - LiveScript. После завоевания языком Java всемирной известности LiveScript из коммерческих соображений переименовали в JavaScript.

JavaScript не предназначен для создания автономных приложений. Программа на JavaScript встраивается непосредственно в исходный текст HTML-документа и интерпретируется брaузером по мере загрузки этого документа. С помощью JavaScript можно динамически изменять текст загружаемого HTML-документа и реагировать на события, связанные с действиями посетителя или изменениями состоятия документа или окна.
Важная особенность JavaScript - объектная ориентированность. Программисту доступны многочисленные объекты, такие, как документы, гиперссылки, формы, фреймы и т.д. Объекты характеризуются описательной информацией (свойствами) и возможными действиями (методами).

JavaScript является объектно-ориентированным языком, но используемое в языке прототипирование обуславливает отличия в работе с объектами по сравнению с традиционными класс-ориентированными языками.

Кроме того, JavaScript имеет ряд свойств, присущих функциональным языкам — функции как объекты первого класса, объекты как списки, карринг, анонимные функции, замыкания — что придаёт языку дополнительную гибкость.

Несмотря на схожий с Си синтаксис, JavaScript по сравнению с языком Си имеет коренные отличия:

объекты с возможностью интроспекции;

функции как объекты первого класса;

автоматическое приведение типов;

автоматическая сборка мусора;

анонимные функции.

В языке отсутствуют такие полезные вещи, как:

стандартная библиотека: в частности, отсутствует интерфейс программирования приложений по работе с файловой системой, управлению потоками ввода-вывода, базовых типов для бинарных данных;

стандартные интерфейсы к веб-серверам и базам данных;

система управления пакетами, которая бы отслеживала зависимости и автоматически устанавливала их.

Актуальность машинного обучения становится все более неоспоримой. Целью машинного обучения является частичная или полная автоматизация решения сложных профессиональных задач в самых разных областях человеческой деятельности.

Машинное обучение имеет широкий спектр приложений:

Распознавание речи

Распознавание жестов

Распознавание рукописного ввода

Распознавание образов

Техническая диагностика

Медицинская диагностика

Прогнозирование временных рядов

Код для цитирования: Скопировать