Chapter 2

บทที่ 2

แนวคิดทฤษฎีและงานวิจัยที่เกี่ยวข้อง

รูปที่ 2.1 เป็นการแสดงขั้นตอนของ Visualization

ที่มา Fig. 1. The visualization pipeline along with client-sever scenarios. (IEEE transactions on visualization and computer graphics, Vol. 6 No. 1, January – March 2000 page 9)

1. ทฤษฎีตัวแบบทางคณิตศาสตร์โครงข่ายประสาทเทียม (Neural Networks)

เป็นทฤษฎีที่ใช้โครงข่ายแบบเคลื่อนที่ไปข้างหน้า Feedforward neural network (FNNs) ข้อมูลที่ประมวลผลในวงจรข่ายจะถูกส่งไปในทิศทางเดียวจาก Input nodes ส่งต่อมาเรื่อย ๆ จนถึง output nodes โดยไม่มีการย้อนกลับของข้อมูล หรือแม้แต่ Nodes ใน layer เดียวกันก็ไม่มีการเชื่อมต่อกัน นำมาช่วยในการสร้างตัวแบบจำลองการเติบโตของต้นสบู่ดำซึ่งจะให้ได้ผลการทำนายการเจริญเติบโตที่ใกล้เคียงความเป็นจริงมาก

รูปที่ 2.2 รูปแสดง Model ของ Neuron ในคอมพิวเตอร์

รูปที่ 2.3 รูปเป็นการแสดงสถาปัตยกรรมของ Feedforward network

2. เทคโนโลยี Plant VR

โปรแกรมการจำลองการเติบโตของต้นไม้ มันถูกพัฒนามาจาก Lindenmayer System
(L-Systems) เป็นวิธีเขียนซ้ำสามารถทำงานบน Windows 95/98/NT โดยผู้ใช้ สามารถสังเกตการเติบโตของต้นไม้ในมุมมอง 3 มิติ L- Systems ได้ถูกนำมาใช้ เพื่อออกแบบรูปทรงลักษณะเฉพาะ จะประกอบด้วย axiom และ rules การพัฒนาตัวแบบต้นไม้ถูกควบคุมโดยฟังก์ชันของคณิตศาสตร์ ที่สอดคล้องกับเวลาที่ต้นไม้ เจริญเติบโตของ วงจรชีวิต โปรแกรมนี้สามารถนำไฟล์ออกมาใช้ในการทำแอนิเมชัน รูปแบบไฟล์เป็นนามสกุล gif และสร้างการพัฒนาการของต้นไม้ เทคนิคของ Visualization ทำให้ต้นพืชที่ได้มีความเสมือนจริงยิ่งขึ้น

รูปที่ 2.4 การพัฒนาของการเจริญเติบโตของต้นไม้ที่เริ่มมีดอกจนถึงได้ผลผลิตสุก

3. เทคโนโลยี L – systems

เทคโนโลยี L- System เป็นFormal Grammar การตั้งค่าของกฎและสัญลักษณ์ ส่วนใหญ่มักนิยมใช้ตัวแบบกระบวนการพัฒนาการเจริญเติบโตของต้นไม้ตลอดจนสามารถทำตัวต้นแบบเป็นโครงสร้างและรูปแบบของสิ่งมีชีวิตได้หลายประเภท L-system ยังสามารถให้เกิดความเหมือนตัวในมันเองที่เป็นส่วนเล็กๆ เช่น ระบบฟังก์ชันการทำซ้ำ โครงสร้างของอัลกอริทึมที่ถูกแนะนำเป็นตัวต้นแบบ ที่สามารถเป็นตัวแบบในการพัฒนาสิ่งมีชีวิต หลายๆเซลล์อย่างง่าย ในช่วงของการเจริญเติบโต และ การตาย ของเซลล์ที่มีลักษณะเฉพาะ

รูปที่ 2.5 รูปแสดงโมดูลที่ดีเยี่ยม และ กลุ่มของโมดูล (ที่ล้อมรอบด้วยเส้นประ) ใช้บรรยายต้นไม้

ที่มาจาก The original version of this apper appeared in M.T. Michalewicz (Ed.): Plants to Ecosystems. Advances in Computational Life Sciences, CSIRO, Collingwood, Australia 1997, pp. 1-27

รูปที่ 2.6 การพัฒนาตัวต้นแบบ ของใบเลี้ยงคู่ ถูกทำเป็นตัวแบบเท่ากับรูปร่างของ ส่วนยอด
และระหว่างโหนด

4. งานวิจัยที่เกี่ยวข้อง

การพัฒนาวิธีการศึกษาด้วยตนเอง อาจจะมีการพัฒนาจากหลายรูปแบบ โดยมีงานวิจัยจากนักศึกษาระดับปริญญาโทของมหาวิทยาลัยต่างๆ ซึ่งเป็นตัวอย่างและเป็นแนวทางด้านความคิด ให้เกิดแรงผลักดันในการทำการวิจัยแบบจำลองความสัมพันธ์ระหว่างน้ำและปุ๋ยที่มีผลต่อจำนวนของเมล็ดสบู่ดำ

1. วิทยานิพนธ์ ของ คุณสมพร ช่วยอารีย์ ได้ทำวิจัยเกี่ยวกับเรื่อง “An algorithm for simulation and visualization of plant shoots growth” ขั้นตอนวิธีสำหรับการจำลองและการสร้างภาพนามธรรมของการเจริญเติบโตของลำต้นพืช เป็นการวิจัยในการเจริญเติบโตของพืช ณ เวลาต่างๆโดยใช้ L – Systems ด้วยวิธี Parametric Functional Symbols ในการสร้างภาพเคลื่อนไหวของการเจริญเติบโตของพืชให้เป็นไปตามธรรมชาติมากขึ้นและ เจริญเติบโตอย่างราบรื่น ซึ่งสามารถนำมาประยุกต์ใช้ในการสร้างต้นไม้ชนิดอื่นๆ ได้ด้วยหลัก ของ Bracketed L-Systems นักศึกษาคณะวิทยาศาสตร์ จุฬาลงกรณ์ มหาวิทยาลัย, 2543

2. วิทยานิพนธ์ของ Richard William Bukowski[8,9] ได้พัฒนาระบบ Walkthru Editor เพื่อใช้สำหรับแก้ไขวัตถุ 2 มิติ และ 3 มิติ ในสภาพแวดล้อม 3 มิติ โดยไม่ขึ้นกับโปรแกรมที่สร้างวัตถุและ ระบบ Interactive Walkthrough Environment for simulation เพื่อขยายความสามารถของระบบ “The Berkeley Architectural WALKTHRU System” โดยเพิ่มฐานข้อมูลของวัตถุแบบใหม่และสนับสนุนการจำลองสถานการณ์ของผู้ใช้หลายๆคน และ รองรับการทำงานได้มากขึ้น

3. วิทยานิพนธ์ของ Hanan, J. เรื่อง “Virtual Plants Integrating architectural and physiological plant models” The Modeling and Simulation Society of Australia, Proceedings of ModSim 95, 1:44-50, 1995

4. วิทยานิพนธ์เรื่อง Animation of L-system based 3-D Plant Growing in Java Tong Linของ David S. Ebert (Advisor), Assistant Professor of Computer Science Charles Abzug (Reader), Instructor in Computer Science http://www.csee.umbc.edu/~ebert/693/TLin/

ผลของการวิจัยเรื่องนี้ คือ การทำแบบจำลองภาพการเติบโตของต้นไม้ในคอมพิวเตอร์

5. วิทยานิพนธ์เรื่อง “Interactive Modeling of Plants” ของ Lintermann, B and Deussen, O., IEEE Computer Graphics and Applications, 19(1): 56-65, January 1999

6. วิทยานิพนธ์ ของ Mitch Allen, Przemyslaw Prusinkiewicz, and Theodore DeJong. เรื่อง“Using L-systems for modeling source-sink interactions, architecture and physiology of growing trees: the L-PEACH model”. New Phytologist 166, pp. 869-880. ผลของการวิจัยเรื่องนี้ ได้ทำแบบจำลองระหว่างการพัฒนาโครงสร้างของต้นไม้ และ แก้ปัญหาความไม่เท่ากันของผลต่างอนุพันธ์ สำหรับการจัดสรรและ การไหลของธาตุคาร์โบไฮเดรต