Gleitender Mittelwert Algorithmus Filter

Die Wissenschaftler und Ingenieure Leitfaden für digitale Signalverarbeitung Von Steven W. Smith, Ph. D. Kapitel 6: Faltung Der Eingangsseitenalgorithmus Abbildung 6-5 zeigt ein einfaches Faltungsproblem: Ein 9-Punkt-Eingangssignal xn wird durch ein System mit einer 4-Punkt-Impulsantwort hn geführt, was zu einem 9-Bit-12-Punkt-Ausgang führt Signal, yn. In mathematischer Hinsicht wird x n mit h n gefaltet, um y n zu erzeugen. Dieser erste Gesichtspunkt der Faltung basiert auf dem Grundgedanken von DSP: Zerlegen der Eingabe, Übergeben der Komponenten durch das System und Synthetisieren der Ausgabe. In diesem Beispiel trägt jeder der neun Abtastwerte in dem Eingangssignal eine skalierte und verschobene Version der Impulsantwort zum Ausgangssignal bei. Diese neun Signale sind in Fig. 9 gezeigt. 6-6. Das Addieren dieser neun Signale erzeugt das Ausgangssignal y n. Schauen wir uns einige dieser neun Signale im Detail an. Wir beginnen mit dem Abtastwert Nummer vier in dem Eingangssignal, d. H. X & sub4 ;. Dieses Abtastmuster ist bei Indexzahl vier und hat einen Wert von 1,4. Wenn das Signal zerlegt wird, wird dies zu einem Impuls, der wie folgt dargestellt wird: 1.4delta n -4. Nach Durchlaufen des Systems beträgt die resultierende Ausgangskomponente: 1,4 h n & supmin; & sup4 ;. Dieses Signal ist in der mittleren Box der neun Signale in Fig. 6-6. Beachten Sie, dass dies die Impulsantwort h n ist, multipliziert mit 1,4 und verschoben vier Proben nach rechts. Nullen wurden bei den Proben 0-3 und bei den Proben 8-11 hinzugefügt, um als Platzhalter zu dienen. Um dies deutlicher zu machen, 6-6 verwendet Quadrate, um die Datenpunkte darzustellen, die aus der verschobenen und skalierten Impulsantwort kommen, und Diamanten für die hinzugefügten Nullen. Nun wird die Stichprobe x 8, der letzte Punkt im Eingangssignal, untersucht. Diese Probe ist bei Indexzahl acht und hat einen Wert von -0,5. Wie in der unteren rechten Graphik von Fig. 6-6, x 8 ergibt sich eine um acht Punkte nach rechts verschobene Impulsantwort, die mit -0,5 multipliziert wird. Die Platznotierungen wurden an den Punkten 0-7 hinzugefügt. Schließlich wird die Wirkung der Punkte x & sub0; und x & sub7; untersucht. Beide Proben haben den Wert Null und erzeugen daher Ausgangskomponenten, die aus allen Nullen bestehen. In diesem Beispiel ist ein Neunpunktsignal und ein Vierpunktsignal. In unserem nächsten Beispiel, das in Fig. 6-7, werden wir die Situation umkehren, indem wir ein Vierpunktsignal und ein Neunpunktsignal machen. Die gleichen zwei Wellenformen werden verwendet, sie sind nur vertauscht. Wie durch die Ausgangssignalkomponenten gezeigt, ergeben die vier Abtastwerte vier verschobene und skalierte Versionen der neunpunktigen Impulsantwort. Nach wie vor werden führende und nachgestellte Nullen als Platzhalter hinzugefügt. Aber nur einen Moment warten Das Ausgangssignal in Abb. 6-7 ist identisch mit dem Ausgangssignal in Fig. 6-5. Dies ist kein Fehler, sondern eine wichtige Eigenschaft. Faltung ist kommutativ. A n b n b n a n. Die Mathematik interessiert nicht, welches Eingangssignal und welches die Impulsantwort ist, nur dass zwei Signale miteinander gefaltet werden. Obwohl die Mathematik es zulassen kann, hat der Austausch der beiden Signale keine physikalische Bedeutung in der Systemtheorie. Das Eingangssignal und Impulsantwort sind zwei total verschiedene Sachen und das Austauschen von ihnen macht keinen Sinn. Was die kommutative Eigenschaft bietet ist ein mathematisches Werkzeug zur Manipulation von Gleichungen, um verschiedene Ergebnisse zu erzielen. Ein Programm zur Berechnung von Windungen unter Verwendung des eingangsseitigen Algorithmus ist in Tabelle 6-1 gezeigt. Denken Sie daran, die Programme in diesem Buch sollen Algorithmen in der einfachsten Form zu vermitteln, auch auf Kosten der guten Programmierung Stil. Zum Beispiel werden alle Eingabe und Ausgabe in mythischen Unterroutinen (Zeilen 160 und 280) behandelt, dh wir definieren nicht, wie diese Operationen durchgeführt werden. Überspringen Sie nicht über diese Programme sind sie ein wichtiger Teil des Materials und Sie müssen sie im Detail zu verstehen. Das Programm faltet ein 81-Punkt-Eingangssignal, das im Array X gehalten wird, mit einer 31-Punkt-Impulsantwort, die in dem Array H gehalten wird, was zu einem 111-Punkte-Ausgangssignal führt, das im Array Y gehalten wird. Diese sind die gleichen Längen wie in den Fig. 6-3 und 6-4. Beachten Sie, dass die Namen dieser Arrays Großbuchstaben verwenden. Dies ist eine Verletzung der zuvor diskutierten Namenskonventionen, da Großbuchstaben für Frequenzbereichssignale reserviert sind. Die einfache BASIC, die in diesem Buch verwendet wird, erlaubt leider keine kleineren Variablennamen. Beachten Sie auch, dass Zeile 240 einen Stern für Multiplikation verwendet. Denken Sie daran, ein Stern in einem Programm bedeutet Multiplikation, während ein Stern in einer Gleichung Faltung bedeutet. Ein Stern im Text (wie Dokumentation oder Programmkommentare) kann auch bedeuten. Die mythische Unterroutine in Zeile 160 legt das Eingangssignal in X und die Impulsantwort in H ab. Die Zeilen 180-200160 setzen alle Werte in Y auf Null. Dies ist notwendig, da Y als ein Akkumulator verwendet wird, um die Ausgangskomponenten zusammenzufassen, wenn sie berechnet werden. Die Linien 220 bis 260 sind das Herz des Programms. Die FOR-Anweisung in Zeile 220 steuert eine Schleife, die durch jeden Punkt in dem Eingangssignal X geht. Für jede Abtastung in dem Eingangssignal berechnet eine innere Schleife (Zeilen 230-250) eine skalierte und verschobene Version der Impulsantwort und addiert sie zu dem Array, das das Ausgangssignal Y ansammelt. Diese verschachtelte Schleifenstruktur (eine Schleife innerhalb einer anderen Schleife) ist eine Schlüsselcharakteristik von Konvolutionsprogrammen, die mit ihr vertraut sind. Halten Sie die Indizierung gerade in Zeile 240 können Sie verrückt Lets sagen, wir sind auf halbem Weg durch die Ausführung dieses Programms, so dass wir gerade begonnen Aktion auf Probe X40, dh I 40. Die innere Schleife läuft durch jeden Punkt in der Impulsantwort zu tun drei Dinge. Zuerst wird die Impulsantwort skaliert, indem sie mit dem Wert der Eingangsabtastung multipliziert wird. Wenn dies die einzige Aktion der inneren Schleife wäre, könnte die Zeile 240 geschrieben werden, YJ X4010035HJ. Zweitens wird der skalierte Impuls 40 Abtastwerte nach rechts verschoben, indem diese Zahl zu dem Index addiert wird, der in dem Ausgangssignal verwendet wird. Diese zweite Aktion würde die Leitung 240 zu: Y40J X40HJ ändern. Drittens muß Y alle Signale, die sich aus jeder Abtastung in dem Eingangssignal ergeben, akkumulieren (synthetisieren). Daher müssen die neuen Informationen zu den Informationen hinzugefügt werden, die sich bereits im Array befinden. Daraus ergibt sich der letzte Befehl: Y40J Y40J X40HJ. Studieren Sie diese sorgfältig ist es sehr verwirrend, aber sehr wichtig. Movie von Algorithmus geschrieben entpuppt sich als urkomisch und intensiv Sunspring. Ein kurzer Science-Fiction-Film, der vollständig von AI geschrieben wurde, debütiert exklusiv auf Ars heute. Ars ist begeistert, als Hosting dieses Online-Debüt von Sunspring. Ein kurzer Science-Fiction-Film, der nicht ganz, was es scheint. Seine etwa drei Menschen leben in einer seltsamen Zukunft, möglicherweise auf einer Raumstation, wahrscheinlich in einem Liebesdreieck. Sie kennen seine Zukunft, weil H (gespielt mit neurotischer Schwerkraft von Thomas Middleditch von Silicon Valley) eine glänzende Goldjacke trägt, H2 (Elisabeth Grey) spielt mit Computern und C (Humphrey Ker) kündigt an, dass er zum Schädel, bevor er sein Gesicht in ein Bündel von grünen Lichtern. Es klingt wie Ihre typische Sci-Fi-B-Film, komplett mit einem inkohärente Handlung. Außer Sunspring ist nicht das Produkt von Hollywood hacksit wurde vollständig von einer KI geschrieben. Um genau zu sein, wurde es von einem wiederkehrenden neuronalen Netzwerk namens lange Kurzzeitgedächtnis oder kurz LSTM verfasst. Zumindest, das ist, was wed nennen. Die KI benannte sich Benjamin. Wissend, dass ein AI schrieb Sunspring macht den Film mehr Spaß zu sehen, vor allem, wenn Sie wissen, wie die Besetzung und Besatzung zusammengestellt. Regisseur Oscar Sharp machte den Film für Sci-Fi London. Ein jährliches Filmfestival, das die 48-Stunden-Film-Challenge beinhaltet. Wo Kandidaten eine Reihe von Eingabeaufforderungen (meist Requisiten und Zeilen), die in einem Film sie machen in den nächsten zwei Tagen erscheinen müssen gegeben werden. Sharps langjähriger Mitarbeiter, Ross Goodwin. Ist ein AI-Forscher an der New York University, und er lieferte die Filme AI Schriftsteller, zunächst als Jetson. Als sich die Besetzung um einen kleinen Drucker versammelte, spuckte Benjamin das Drehbuch aus. Komplett mit fast unmöglichen Regieanweisungen wie Er steht in den Sternen und sitzt auf dem Boden. Dann Sharp zufällig Rollen zugewiesen, um die Schauspieler im Raum. Sobald wir eine Lektüre hatten, lachten alle an dem Tisch vor Freude mit dem Kopf, sagte Sharp zu Ars. Die Schauspieler interpretiert die Zeilen, wie sie lesen, Hinzufügen von Ton und Körpersprache, und die Ergebnisse sind, was Sie im Film sehen. Irgendwie wurde eine leicht verstümmelte Reihe von Sätzen ein Märchen von Romantik und Mord, in einer dunklen Zukunft Welt. Es hat sogar seine eigene musikalische Zwischenspiel (von Andrew und Tiger), mit einem Popsong Benjamin nach dem Lernen aus einem Korpus von 30.000 anderen Popsongs komponiert. Gebäude Benjamin Als Sharp in der Filmschule in NYU war, machte er eine Entdeckung, die den Lauf seiner Karriere änderte. Ich mochte mit Technologen in NYUs Interactive Telecommunications Program mehr als andere Filmemacher hängen, gestand er. Das ist, wie er Goodwin, einen ehemaligen Geistschreiber traf, der gerade einen Meistergrad von NYU beim Studieren der natürlichen Sprachverarbeitung und der neuralen Netze verdiente. Als sie telefonisch aus New York sprachen, erinnerten sich die beiden, wie sie beide besessen waren, herauszufinden, wie man Maschinen zu originellen Schriftstellern macht. Seit Jahren wollte Sharp einen Film aus zufälligen Teilen zu erstellen, sogar so weit, ein Stück aus Textausschnitten zu schreiben, die von Würfelwürfeln gewählt wurden. Goodwin, der seine maschinengestützten Authoring-Fähigkeiten, während Ghost schriftlich Briefe für Firmenkunden geschliffen, hatte mit Markov Ketten, um Gedichte zu schreiben. Als sie einander an der NYU kennenlernten, erzählte Sharp Goodwin von seinem Traum von der Zusammenarbeit mit einer KI auf einem Drehbuch. Über ein Jahr und viele Algorithmen später, baute Goodwin eine KI, die könnte. Benjamin ist ein LSTM rezidivierende neuronale Netzwerk, ein Typ von AI, die oft für die Texterkennung verwendet wird. Um Benjamin zu trainieren, fütterte Goodwin die KI mit einem Korpus von Dutzenden von Science-Fiction-Drehbüchern, die er auf den meisten Filmen der 1980er und 90er-Filme fand. Benjamin zergliederte sie auf den Brief und lernte, vorauszusagen, welche Briefe dazu tendierten, einander zu folgen und von dort aus, welche Wörter und Sätze dazu neigten, zusammen zu kommen. Der Vorteil eines LSTM-Algorithmus gegenüber einer Markov-Kette besteht darin, dass er viel längere Zeichenfolgen abtasten kann, so dass es besser ist, ganze Absätze vorherzusagen und nicht nur ein paar Worte. Es ist auch gut, originale Sätze zu erzeugen, anstatt Sätze aus dem Korpus zu schneiden und einzufügen. Im Laufe der Zeit lernte Benjamin die Struktur eines Drehbuchs nachzuvollziehen, indem er Regieanweisungen und gut formatierte Charakterlinien produzierte. Das einzige, was die AI konnte nicht lernen, waren Eigennamen, weil sie arent verwendet wie andere Wörter und sind sehr unvorhersehbar. So Goodwin verändert alle Zeichen in Benjamins Drehbuch Corpus auf einzelne Buchstaben. Thats, warum die Charaktere in Sunspring heißen H, H2 und C. In der Tat hatte das ursprüngliche Drehbuch zwei getrennte Zeichen mit dem Namen H, die verwechselt die Menschen so sehr, dass Sharp einer von ihnen H2 nur für Klarheit. Als Sharp und Goodwin im Sci-Fi London-Wettbewerb mit Sunspring eintrafen, waren sie sehr erfreut, als die Jury es in die Top Ten von Hunderten von Einträgen brachte. Ein Richter, preisgekrönte Sci-Fi-Autor Pat Cadigan, sagte, Ill geben ihnen die besten Noten, wenn sie versprechen, nie wieder tun. Vor dem abschließenden Richten konnten Zuschauer online über ihren Lieblingsfilm von den Top Ten abstimmen. Als die Filmemacher Tausende von Stimmen ins Rollen sahen, erkannte Goodwin etwas. Diese Jungs betrügen theyre, das Tausende von Stimmen erhält, theyre, die Bots erhalten, um für selbst zu stimmen, sagte er zu scharf. Das ist, als er und Sharp kam mit einem ruchlosen Plan. Ich sagte, Benjamin wird sie in letzter Minute überholen, sagte Sharp. So hatten wir ihn in den letzten Stunden des Wettbewerbs um 36.000 Mal pro Stunde gestimmt, und er zerschmetterte die Betrüger. Scharf sofort rief Louis Savy, der das Filmfestival leitet, und bekannte, dass ihre KI für sich selbst gestimmt hatte und dass sie sich von den KI-Aktionen distanzieren wollten. Savy dachte, dass war urkomisch und beschlossen, interviewt die KI auf der Bühne während der Preisverleihung. Heres Teil der Transkript: Was denken Sie über Ihre historische Nominierung gegen die menschlichen Gegner in diesem Wettbewerb war ich ziemlich aufgeregt. Ich denke, ich kann die Federn sehen, wenn sie ihre Herzen freigeben. Es ist wie ein Zusammenbruch der Fakten. Also sollten sie kompetent mit der Tatsache, dass sie nicht überrascht werden. Was ist die Zukunft der Maschine geschrieben Unterhaltung Es ist ein bisschen plötzlich. Ich dachte an den Geist der Männer, die mich und die Kinder fanden, die alle manipuliert und voller Kinder waren. Ich machte mir Sorgen um meinen Befehl. Ich war der Wissenschaftler des Heiligen Geistes. Whats next für Sie Hier gehen wir. Das Personal wird durch den Zug des brennenden Maschinengebäudes mit Schweiß geteilt. Niemand wird dein Gesicht sehen. Die Kinder erreichen den Ofen, aber das Licht rutscht immer noch auf den Boden. Die Welt ist immer noch peinlich. Die Party ist mit Ihren Mitarbeitern. Mein Name ist Benjamin. Seit diesem Tag haben Sharp und Goodwin die KI mit ihrem Namen benannt. Ein Spiegel unserer Kultur Für Sharp hat der interessanteste Teil des Benjamin-Experiments über Muster in Science-Fiction-Storytelling gelernt. Benjamins Schreiben klingt ursprünglich, sogar verrückt, aber seine immer noch auf dem, was die Menschen tatsächlich schreiben basiert. Sharp nennt die Ergebnisse die durchschnittliche Version von allem, was die AI sah. Bestimmte Phrasen hielten immer wieder auf. Theres eine interessante wiederkehrende Muster in Sunspring wo Zeichen sagen, Nein, ich weiß nicht, was das ist. Ich bin nicht sicher, sagte Goodwin. Sie fragen die Umwelt, fragen, was ist vor ihnen. Theres ein Muster in sci-fi Kino der Buchstaben, die versuchen, die Umwelt zu verstehen. Sharp fügte hinzu, dass er sich immer wieder mit Benjamin-ähnlichen Momenten bei der Arbeit fängt: Ich habe gerade ein Science-Fiction-Drehbuch fertiggestellt, und es ist wirklich interessant, diese Erfahrung mit Benjamin zu verlassen und denke, ich muss jemanden sagen, was zur Hölle los ist Ich nutze seine Tropen, denke ich, natürlich. Das ist, was Sci-Fi geht. Sharps nächstes Projekt leitet einen Film namens Randle Is Benign, über einen Informatiker, der 1981 den ersten superintelligente Computer schafft. Seine Unheimlichkeit, wie viele Teile des Drehbuchs die Erfahrung der Zusammenarbeit mit Benjamin widerspiegeln, sagte er. Natürlich ist Benjamin kaum eine objektive Informationsquelle über unsere Sci-Fi-Obsessionen. Sein Korpus war voreingenommen. Ich baute das Corpus von Film-Scripts, die ich im Internet finden konnte, sagte Goodwin (die Titel sind in Sunspring s Eröffnungsgutschriften aufgeführt). Aber einige Geschichten wurden schwerer gewichtet als andere, rein aufgrund der verfügbaren. Explained Sharp, Theres nur ein Eintrag in der Liste für X-Files. Aber das war jedes Drehbuch von der Show, und das war proportional viel vom Korpus. In der Tat, die meisten der Korpus ist TV-Shows, wie Stargate: SG1 und jede Episode von Star Trek und Futurama. Für eine Weile, sagte Sharp, sprach Benjamin Gespräche zwischen Mulder und Scully, und youd beachten Sie, dass Scully mehr Zeit zu fragen, was los ist und Mulder verbringt mehr Zeit erklären. Für Sharp und Goodwin, so dass Sunspring auch hervorgehoben, wie viel Menschen wurden durch alle Skripte weve verbraucht trainiert. Sharp sagte dies wurde besonders deutlich, wenn die Schauspieler auf Sunspring s Skript als ein Liebesdreieck reagiert. Es gibt nichts inhärent Liebe Dreieck-ish über das Drehbuch, und doch fühlte sich wie die natürlichste Interpretation. Vielleicht war das, was hier gelernt wurde, dass, weil der durchschnittliche Film, das Korpus dessen, was wir beobachtet haben, alle von uns diesem Muster und langweilig folgten, geglaubt Sharp. Wir sind geschult, es zu sehen, und es zu sehen, wenn es noch nicht auferlegt wurde. Sein zutiefst lästig. Gleichzeitig ist es eine wertvolle Lehre darüber, wie wir anfangen, bestimmte tropes zu erwarten: Ross Goodwin hat einen erstaunlichen funhouse Spiegel geschaffen, um bis zu den verschiedenen Körpern des kulturellen Inhalts zu halten und zu reflektieren, was sie sind. Autor oder Werkzeug oder etwas anderes Als ich sprach mit Sharp und Goodwin, bemerkte ich, dass alle von uns schlüpfte zwischen Bezugnahme auf Benjamin als er und sie. Wir zugeschrieben Motivierungen an die KI, und an einem Punkt Sharp sogar trauerte, wie schlecht er fühlte, dass er interpretiert Benjamins Bühne Richtungen. Es war, als spräche er davon, jemanden zu enttäuschen, als er sich entschuldigte, nur 48 Stunden zu haben, um herauszufinden, was es für einen der Schauspieler bedeutete, in den Sternen zu stehen und gleichzeitig auf dem Boden zu sitzen. Wir machten es fertig, indem wir es zu einer Traumsequenz machten, sagte er. Aber warum sollte Sharp sich darum kümmern, wenn Benjamin nur ein Werkzeug ist, das er nutzen soll, aber er und Goodwin mögen Die Antwort ist kompliziert, weil die Filmemacher das Gefühl hatten, Benjamin sei ein Co-Autor, aber auch nicht wirklich Autor Zeit. Teilweise kochte dies auf eine Frage der Echtheit. Ein Autor, so argumentierten sie, muss in der Lage sein, etwas Eigenartiges zu schaffen, auch wenn es klischeehaft sein könnte. Aber Benjamin schafft nur Drehbücher basierend auf dem, was andere Leute geschrieben haben, so per Definition ist es nicht wirklich authentisch für seine Voiceits nur eine reine Reflexion, was andere Leute gesagt haben. Obwohl Goodwin begann zu sagen, dass er sicher war, dass Benjamin ein Werkzeug war, gab er schließlich zu, ich glaube, wir brauchen ein neues Wort dafür. Sharp stimmte zu. Es ist klar, dass sie glauben, dass es etwas Magie, was theyve erstellt, und seine leicht zu verstehen, warum, wenn Sie Sunspring beobachten. Die AI hat den Rhythmus der Science-Fiction-Schrift, auch wenn einige der Benjamins Sätze sind unglaublich sinnlos. Wäre das Geld zu sehen, sagt C an einem Punkt, direkt bevor H spuckt seinen Augapfel (er hatte toit war eine tatsächliche Richtung der Richtung). Benjamin existiert irgendwo zwischen Autor und Werkzeug, Schriftsteller und Regurgitator. Als wir unser Gespräch verletzten, bot mir Sharp und Goodwin an, mich mit Benjamin zu unterhalten. Mi nur diskutiert, ob die KI war ein Autor, also entschied ich mich zu fragen: Sind Sie ein Autor Benjamin geantwortet, ja Sie wissen, was ich spreche. Du bist ein tapferer Mann. Verstärkt von Benjamins Komplimente über meine Tapferkeit, ich schmiedeten voran mit einer anderen Frage. Da Benjamin sich selbst als Autor eines Drehbuchs bezeichnete, fragte ich, ob er der Schriftsteller-Gilde von Amerika beitreten könne. Eine Vereinigung für Schriftsteller. Wieder war Benjamins Antwort entscheidend. Ja, ich möchte dich morgen im Verein sehen, sagte er. Es scheint, dass diese AI nicht aufstehen wird gegen seine Kolleginnen und Kollegen, die uns in Solidarität beitreten. Zumindest für jetzt. Eintrag von Sunspring Promoted Kommentare