Проєкт інформаційної системи розпізнавання рухомих обʼєктів у режимі реального часу
Автор: Глод Сергій Ігорович
Кваліфікаційний рівень: магістр
Спеціальність: Управління ІТ проектами
Інститут: Інститут комп'ютерних наук та інформаційних технологій
Форма навчання: денна
Навчальний рік: 2023-2024 н.р.
Мова захисту: українська
Анотація: Особливе місце у сфері інформаційних технологій посідає штучний інтелект (ШІ), який став визначальним фактором у сучасному розвитку людства. Він став однією з найбільш значущих і перспективних областей сучасних інформаційних технологій, що безперервно трансформує наш світ і спосіб, яким ми живемо та працюємо. Роль ШІ у сучасному суспільстві можна порівняти з індустріальною революцією у тому сенсі, як вона змінює парадигму праці, виробництва і наукового дослідження. Від алгоритмів рекомендаційних систем, що визначають контент у соціальних мережах, до автоматизованих роботів, які збирають дані про зміни клімату – ШІ інтегрований у практично кожен аспект нашого життя. Люди можуть легко виявляти та ідентифікувати об’єкти, присутні на зображенні. Людська зорова система швидка і точна та може виконувати складні завдання, такі як ідентифікація декількох об’єктів і виявлення перешкод, майже не замислюючись. Завдяки наявності великих обсягів даних, швидших графічних процесорів і кращих алгоритмів, ми можемо легко навчити комп’ютери виявляти і класифікувати кілька об’єктів на зображенні з високою точністю. Виявлення об’єктів є ключовим напрямком штучного інтелекту, що дає змогу комп’ютерним системам «бачити» навколишнє середовище, виявляючи об’єкти на візуальних зображеннях або відео. Виявлення об’єктів часто називають розпізнаванням об’єктів, ідентифікацією об’єктів і виявленням зображень, і ці поняття є синонімами. Виявлення об’єктів – одна з найважливіших проблем комп’ютерного зору. Воно лежить в основі багатьох інших завдань комп’ютерного зору, наприклад, сегментації об’єктів, створення підписів до зображень, відстеження об’єктів тощо. Особливе місце виявлення об’єктів займає у системах розпізнавання в реальному часі. Вони не лише фіксують і аналізують рухи, а й забезпечують інтелектуальне втручання, коли це необхідно. Така функціональність відіграє ключову роль у різних сценаріях, від військових застосувань до управління натовпом та міським плануванням. Сучасні тенденції зумовлюють людство застосувати технології штучного інтелекту у сфері національної оборони та військової безпеки. Ці технології активно впроваджуються у сучасні оборонні системи, що дає змогу забезпечити надійний контроль та нагляд за військовими територіями та кордонами. Найбільш розповсюдженим є використання потужностей штучного інтелекту для реалізації точного та надійного розпізнавання об’єктів або подій у реальному часі. Він допомагає вчасно виявляти потенційні загрози та надає оперативну інформацію для прийняття стратегічних рішень та координації військових операцій. У контексті військових застосувань, можливість швидкого та надійного розпізнавання потенційно ворожих об’єктів може бути рішучою. Системи, здатні аналізувати і відрізняти між цивільними та військовими об’єктами, можуть значно збільшити шанси на успіх у бойових діях, мінімізуючи цивільні втрати і забезпечуючи важливу тактичну інформацію у реальному часі. Саме тому дана магістерська кваліфікаційна робота зосереджується на проєктуванні системи, здатної розпізнавати та класифікувати рухомі об’єкти в реальному часі, з особливим акцентом на її військове застосування. Проте, слід пам’ятати, що технології штучного інтелекту і машинного навчання – дорогі, трудозатратні і часом суперечливі з точки зору етики. Але в усьому світі їх розвивають та використовують, зокрема, під час військових конфліктів. Військове застосування штучного інтелекту та машинного навчання охоплює спостереження та різні види розвідки, гуманітарну допомогу та ліквідацію наслідків стихійних лих, командування та управління, логістику тощо. Мета роботи полягає у проєктуванні інформаційної системи розпізнавання рухомих об?єктів у режимі реального часу шляхом використанням новітніх технологій, алгоритмів машинного навчання та засобів для автоматизації, що дасть змогу швидко визначати цілі та отримувати необхідну інформацію щодо скупчення живої сили та військової техніки в умовах військового конфлікту. Для досягнення мети проєкту визначено такі основні цілі: • Аналітичний огляд літературних та інших джерел; • Аналіз проблеми та обґрунтування можливості її вирішення; • Обґрунтування вибору методів та засобів для реалізації проєкту; • Аналіз існуючих аналогів, що спеціалізуються у сфері виявлення та класифікації об’єктів; • Обґрунтування обраної технології та підходу до розробки системи розпізнавання; • Визначення та аналіз проєктних вимог; • Планування виконання проєкту; • Виконання проєкту та реалізація проєктних рішень; • Аналіз отриманих результатів Об’єкт дослідження: процеси опрацювання та розпізнавання об’єктів у військових «розумних» системах та можливості застосування алгоритмів машинного навчання для розширення або покращення функціоналу існуючих систем. Предмет дослідження: методи, алгоритми та засоби розробки інформаційної системи розпізнавання об’єктів з урахуванням погодних умов та місцевості. Практичне значення одержаних результатів полягає у створенні проєкту інформаційної системи, яка забезпечить підвищення ефективності функціонування новітнього озброєння для «розумних» систем Збройних сил України, а також можливість реалізації власних систем розпізнавання військових об’єктів із використанням новітніх технологій, алгоритмів машинного навчання та засобів для автоматизації відповідних пристроїв для створення власної «розумної» військової екосистеми. Результатом виконання магістерської кваліфікаційної роботи є проєкт інформаційної системи розпізнавання рухомих об’єктів у режимі реального часу. Проєкт передбачає розробку системи розпізнавання рухомих об’єктів, основним завданням якої є пошук та виявлення ворожих військових об’єктів для швидкого визначення цілі та отримання необхідної інформації щодо скупчення живої сили або військової техніки в умовах військового конфлікту. Подібна система спрямовується на подальше інтегрування або комбінування з відповідними апаратними пристроями для використання у наземних машинах, безпілотниках або відповідному озброєнні. У ході виконання роботи виконано наступні завдання: • Проведено аналітичний огляд джерел, який допомагає зрозуміти різні підмножини штучного інтелекту, які найкраще підходять для виявлення об’єктів у реальному часі та апаратну платформу, яка є основою для побудови програмно-апаратного комплексу для виявлення рухомих об’єктів у режимі реального часу за різних умов навколишнього середовища. • Виявлено та описано основну проблему проєкту під час системного аналізу. Побудовано дерево цілей та інші діаграми для візуалізації структури, процесів та взаємодії в системі. • Описано мету та призначення проєкту разом з місцем застосування системи та обґрунтуванням розробки. Розглянуто цілі та очікувані ефекти від її впровадження, розроблено концептуальну модель системи. • Розглянуто основні аспекти планування та опису проєкту. Описано функціональні ролі, обсяг проєкту та етапи виконання проєкту, разом з календарним планом робіт, поділом WBS та діаграмою Ганта. • В рамках спланованого процесу розробки детально описано архітектуру системи, переваги протоколу потокової передачі у реальному часі, програмне рішення та апаратне рішення для побудови безпілотника та обчислювального модулю. • Розроблено тестову збірку системи. Проведено опис результатів виконання проєкту, а саме демонстрація функціональних можливостей тестової збірки системи. Проаналізовано відповідність визначених проєктних вимог з поточним станом проєкту та описано процедуру завершення проєкту. Ключові слова – штучний інтелект, виявлення об’єктів, система розпізнавання рухомих об’єктів.