3 февраля 2023

Алгоритм мимики и внешности: как ученые создали реальное изображение Фаренгейта

Related

Выступления Дариуша Рачинского за «Лехию»

Дариуш Рачинский – футболист, запомнившийся болельщикам "Лехии" как один...

Не футболом единым: спорт в Свободном городе

Спортивные соревнования в Свободном городе всегда были популярны. Горожане...

ТОП 10 самых молодых и ярких звезд гданьской «Лехии»

Футболисты из других стран играют ведущее значение в любом...

Share

Портрет Даниэля Габриэля Фаренгейта, немецкого химика и физика, до настоящего времени не сохранился. Введены из Гданьского технологического университета создать изображения авторской шкалы его имени. Ученым удалось добиться использования генетического алгоритма и специально разработанного компьютерного дополнения, пишет igdansk.com.

Фаренгейта обычно упоминают как исследователя, открывшего температурную шкалу, имеющую его имя, поэтому многие связывают его жизнь с Соединенными Штатами Америки или, возможно, Великобританией. Однако известный ученый никогда не ездил в Северную Америку, а впервые посетил Британские острова в 1724 году. Он родился в городе, который входил в состав Речи Посполитой, и даже не покидал Европу. Кроме знаменитой шкалы, его известнейшим изобретением был стеклянный ртутный термометр.

Виртуальное изображение

Ни одно из фотографий известного ученого не выдержало испытание временем и не сохранилось. Все, что можно найти в Интернете относительно его облика, считали подделкой и выдумкой. Специалисты фактически знали только как одевался основатель англосаксонской системы измерения температур. Он носил куртку и жилет, парики. Все же эта информация помогла исследователям, изучавшим биографию выдающегося ученого, также воспроизвести его телосложение и антропометрические данные.

Томаш Жльоковский и Ежи Профич под руководством Генрика Кравчика, заведующего кафедрой архитектуры компьютерных систем, смогли создать реальное изображение ученого с помощью соответствующего приложения. Он позволяет разрабатывать виртуальные портреты людей, внешность которых остается неизвестной. Используя исторические данные и информацию, например портреты родственников или описания, разработанный генетический алгоритм указывает предложения по виртуальным изображениям, которые могут напоминать конкретного человека. Специалисты из Гданьска используют это в дальнейшей методике воплощения изображения.

Точную методику реконструкции внешнего облика лица удалось разработать благодаря развитию научных подходов. Для создания виртуального портрета Фаренгейта были использованы изображения родственников и его современников из Гданьска, представителей подобного происхождения и социального статуса: членов патрициата, ученых и духовенства.

Материалы предоставлены Библиотекой Польской академии наук и Национальным музеем в Гданьске. Эта информация помогла в разработке портрета немецкого ученого.

Вдохновленные эволюцией

Система, разработанная местными специалистами, относится к семейству так называемых генетических алгоритмов. Идея польских ученых заключается в поиске оптимального решения с помощью процесса, вдохновленного теорией эволюции. При работе алгоритма создаются многочисленные потенциальные решения, для которых циклически выполняются процедуры кроссинговера. В этом конкретном случае операции сводятся к комбинированию и модификации зрительных черт лица – с помощью техники морфинга, известной из компьютерной анимации и модели трансформации.

Из всех сформированных решений выбираются наилучшие – на основе соответствующих значений так называемая адаптационная функция. Для этого «алгоритм личных лиц», используемый в компьютерном распознавании лиц.

Идея, разработанная учеными из Гданьского технологического университета, отличается от классических генетических алгоритмов тем, что значения упомянутой выше фитнес-функции модифицируются во время работы программы – на основе новых сгенерированных решений. Это делает разработанный алгоритм оригинальным и позволяет достичь лучшего качества получаемых изображений при ограниченном размере коллекции исторических портретов.

По словам Кравчика, достижение ученых из Гданьского технологического университета открывает новые вызовы. Они пытаются наладить сотрудничество с генетиками, чьи исследования косвенно связаны с подобной тематикой, как наша. Ученые намерены определить, какое влияние имеет генетика на внешность человека.

Опыт для стипендиатов Фаренгейта

Студенты, претендующие на стипендию Фаренгейта, изучают разные предметы в разных университетах разных стран. В своем блоге они делятся информацией о новой технологии.

Приложение их заинтересовало. Молодежь решила активнее приобщаться к реализации подобных идей.

Стипендия Фаренгейта – первая научная стипендия в Польше для выдающихся выпускников средней школы, выпускников польского или международного аттестата средней школы, предназначенная для полного или частичного покрытия расходов на обучение за рубежом. Благодаря ему самые талантливые выпускники старших классов средней школы, являющиеся постоянными жителями Гданьска, могут учиться в престижных университетах по всему миру.

Гений термометра

Даниэль Габриэль Фаренгейт родился в Гданьске в 1686 году в семье немецких купцов. В возрасте 15 лет после смерти родителей, он покинул город и поселился в Нидерландах, а затем в Англии, где посвятил себя научной работе и стал, среди прочих, член известного английского научного общества Королевского общества. 

Фаренгейт посещал Гданьск несколько раз. Это происходило в 1710 и 1712 годах.

Ученый опубликовал свою подпись на всемирной истории. Для показателя нулевого значения своей шкалы он использовал температуру смеси воды и соли в равных частях, а значения замерзания и кипения обычной воды были зафиксированы на уровне 32 и 212 соответственно. Итак, охватывая более широкий диапазон, шкала Фаренгейта позволяла указывать большую точность, чем шкала Цельсия при определении конкретной температуры.

Он опубликовал эти результаты в 1714 году в Acta Editorum. В то время термометры люди использовали в качестве эталона жидкий спирт, и благодаря знаниям, полученным Ромером о тепловом расширении металлов, немецкий ученый мог успешно заменить его ртутью с 1716 года и далее.

Фаренгейт в основном известен тем, что он первым использовал ртуть в приборе для измерения температуры (ранее спирт) и разработал свою шкалу от нуля до 212 градусов. Нулевая точка по шкале специалиста была точкой замерзания смеси салмиака и льда, в то время как 212 градусов F была точкой кипения воды. Вернувшись в Нидерланды, он начал производить метеорологические приборы, изобрел гигрометр для измерения влажности воздуха и ареометр для измерения плотности воздуха.

Даниэль Фаренгейт также опубликовал в 1724 году несколько работ о Философских трудах Королевского общества, учреждения, которое приняло его в том же году и было принято как иностранный член старейшего научного общества Соединенного Королевства. Его вклад высоко оценило не только британское научное сообщество, но специалистов из других стран Европы.

Шкала Фаренгейта все еще используется в англосаксонских странах. В другой части нашей планеты преимущественно популярна шкала Цельсия, разработанная в 1742 году шведским физиком и астрономом Андреасом Цельсием.

Исследования Даниэля Габриэля Фаренгейта были направлены на температурах кипения различных жидкостей, отверждении воды в пустотах и возможности получения жидкой воды при температуре ниже ее обычных температурных замерзаний. Его вклад в развитие метеонаправления трудно переоценить. Умер ученый в голландском городе Гаага в 1736 году.

.,.,.,.