Современные инновации, системы и технологии
Статьи журнала - Современные инновации, системы и технологии
Все статьи: 235
Статья
В рамках данной работы предложена модель хранения эксплуатационной информации коллекторно-лучевой системы сбора продукции Оренбургского газоконденсатного месторождения для ее управления. Особенностью предлагаемой модели является ее представление как графодинамической системы с возможностью хранения эксплуатационных характеристик скважин, входящих в ее состав, и истории модернизаций основных элементов конструкции. Использование единой модели для описания эксплуатационной информации различных систем сбора позволяет минимизировать вероятность появления ошибок в эксплуатационных данных за счет ограничений, определенных моделью, и повысить скорость их обработки. Все перечисленное реализует возможность синтеза эффективных управленческих решений при эксплуатации систем сбора, следствием последнего является продление сроков эксплуатации месторождения и минимизация эксплуатационных расходов. Также предложенная модель может быть использована при реализации системы поддержки-принятия решений для коллекторно-лучевых систем сбора продукции.
Бесплатно
Статья
Для эффективного внедрения в условия промышленного применения цифрового двойника установки замедленного коксования критически важным является переход от прогнозирования свойств продукта к формированию конкретных управляющих предписаний для технологического персонала. Данная работа посвящена апробации метода деревьев решений для автоматизированного извлечения операционных правил типа «если-то» из исторических промышленных данных. На примере двух ключевых технологических сценариев получения низкосернистого и высокопрочного нефтяного кокса продемонстрирована возможность построения компактных и интерпретируемых моделей, обеспечивающих точность классификации выше 92%. Из структуры деревьев формализованы полные «карты решений», включающие как правила достижения целевых состояний, так и условия, гарантированно ведущие к неудаче. Ключевыми управляющими факторами для данных сценариев были определены, соответственно, содержание серы в сырье и давление в колонне коксования. Полученный набор правил представляет собой прототип модуля операционных предписаний в архитектуре гибридного цифрового двойника и служит основой для создания системы поддержки принятия решений, направленной на оперативное планирование режимов и гарантированное получение продукта с заданными свойствами.
Бесплатно
Адаптация модели GOMS для мобильных приложений
Статья
В статье освещается тенденция к всеобщей вовлечённости современного человечества в цифровой мир одновременно с высоким уровнем озабоченности собственным физическим и душевным комфортом. Данная проблема в том числе сегодня заставляет участников рынка не просто реализовывать свои продукты и услуги и даже не заводить сайты, а переходить к разработке мобильных приложений, которые будут всегда под рукой потребителя. Причём для обеспечения конкурентоспособности интерфейс этих приложений должен быть удобным и понятным. В связи с этой потребностью становится очевидной проблема недостатка методов тестирования мобильных устройств в целом и количественных методов в частности. Этой проблеме и уделяется основное внимание в статье. Приводятся примеры методов тестирования отдельно мобильных интерфейсов и комбинированных методов, разработанных изначально для десктопных устройств и впоследствии адаптированных под мобильные. Приводится определение одного из десктопных количественных методов – GOMS-анализа – и перечисляются его элементы. Также статья ссылается на ряд других методов-адаптаций GOMS, которые были предложены ранее другими авторами. Сделан вывод о несоответствии данных методов современным реалиям. Предложен вариант метода GOMS для мобильных приложений, включающий в себя все измеримые операторы, которые могут быть использованы при взаимодействии с мобильными приложениями посредством как сенсорных, так и кнопочных устройств. Продемонстрированы результаты эксперимента, демонстрирующие время выполнения операторов, которое можно использовать в качестве ориентира при проведении тестирований и дальнейших исследований на эту тему.
Бесплатно
Статья
В связи с острой конкуренцией и завышенными ожиданиями клиентов несколько интернет-магазинов используют алгоритмы персонализации на основе искусственного интеллекта. В этом качественном исследовании рассматриваются технологические основы этих алгоритмов, их существенное влияние на пользовательский опыт (UX) и их критические этические аспекты. В исследовании используется двухметодный подход, сочетающий научную литературу с обширными полуструктурированными интервью с десятью отраслевыми экспертами в области электронной коммерции, включая науку о данных, UX-дизайн и разработку искусственного интеллекта. Данные были подвергнуты исчерпывающему тематическому анализу. Наше исследование показывает, что продвинутые модели глубокого обучения и обучения с подкреплением вытеснили коллаборативную и контентную фильтрацию. Эти новые модели повышают вовлеченность клиентов, упрощают идентификацию продуктов и улучшают процесс покупки. Конфиденциальность данных, алгоритмическая предвзятость и недостаточная прозрачность являются существенными этическими проблемами, которые ограничивают их применение. В статье представлена синергетическая структура ответственной персонализации, которая гармонизирует алгоритмическую сложность со строгими этическими нормами, такими как справедливость при проектировании, четкое пользовательское соглашение и постоянная алгоритмическая оценка. Предмет представляет собой комплексную, эмпирически обоснованную перспективу, которая связывает внедрение технологий, результаты, ориентированные на пользователя, и этическую ответственность в современной электронной коммерции.
Бесплатно
Алгоритмы вычисления оценок, основанных на минимизации ошибок при классификации объектов
Статья
В статье рассматривается актуальная проблема повышения точности классификации объектов в условиях дисбаланса и недостаточности исходных данных, что особенно характерно для медицинской диагностики. Авторы анализируют распределение реальных и синтетически расширенных классов, оценивают их влияние на результаты обучения классификационных моделей, включая логистическую регрессию, решающие деревья, случайный лес и метод опорных векторов (SVM). Исследование включает подробный обзор современных методов генерации синтетических данных, таких как SMOTE и генеративно-состязательные сети (GAN), а также анализ их эффективности при решении задач классификации. Приведены экспериментальные результаты, демонстрирующие, что использование синтетически расширенных данных способствует повышению точности классификации, особенно для моделей логистической регрессии и случайного леса. Проведен детальный статистический анализ сходства между реальными и синтетическими объектами, оценка производительности моделей по ключевым метрикам (F1-score, Precision, Recall, Accuracy, ROC-AUC), а также выявлены классы, для которых синтетические данные наиболее эффективны. Статья содержит подробное описание математических основ и принципов работы применяемых алгоритмов, их преимущества и ограничения. В заключении отмечается, что предложенные гибридные модели на основе искусственного интеллекта позволяют достичь более высокой точности диагностики по сравнению с традиционными методами, а также повышают устойчивость и обобщающую способность моделей. Статья предназначена для специалистов в области искусственного интеллекта, машинного обучения, медицинской диагностики и анализа данных.
Бесплатно
Алгоритмы оптимизации данных в облачных системах
Статья
Статья посвящена анализу алгоритмов оптимизации данных в облачных системах, которые работают в условиях роста объёмов информации и необходимости поддержания высокой производительности распределённых платформ. Рассматриваются особенности облачных вычислений, определяющие требования к алгоритмам хранения, передачи и обработки данных, включая масштабируемость, устойчивость к сбоям, минимизацию сетевых и вычислительных затрат, а также энергоэффективность. В работе подробно описаны существующие подходы, применяемые в современных облачных инфраструктурах: модель MapReduce для параллельной обработки больших данных, алгоритмы балансировки нагрузки Round Robin и Least Connections, механизмы репликации и коррекции ошибок, а также методы машинного обучения, используемые для прогнозирования нагрузки и интеллектуальной маршрутизации. Показаны преимущества и ограничения каждого подхода, связанные с сетевыми задержками, затратами на избыточность, сложностью миграции между провайдерами и недостаточной адаптивностью традиционных механизмов. В практической части предложен гибридный алгоритм балансировки нагрузки, сочетающий аналитические метрики и прогнозирование с использованием модели линейной регрессии. Представленный фрагмент реализации демонстрирует сбор данных, обучение модели и выбор оптимального узла для распределения запросов. Сформулированы перспективные направления развития: переход к обработке данных в реальном времени, интеграция ML-моделей в планировщики ресурсов, использование аппаратных ускорителей и стандартизация интерфейсов. Результаты работы подчёркивают необходимость дальнейшего совершенствования алгоритмов для повышения эффективности и устойчивости облачных систем.
Бесплатно
Анализ PDF-файлов на наличие вредоносного кода с применением методов машинного обучения
Статья
В статье рассматривается задача обнаружения вредоносного кода в PDF-файлах с применением методов машинного обучения. Актуальность исследования обусловлена широким распространением формата PDF и его активным использованием злоумышленниками для внедрения вредоносных скриптов, эксплуатации уязвимостей и удалённого выполнения кода. Традиционные подходы к анализу PDF-файлов, основанные на сигнатурном и эвристическом анализе, демонстрируют ограниченную эффективность при выявлении новых и обфусцированных угроз, что требует разработки более адаптивных методов защиты. В работе выполнен анализ структуры формата PDF и основных векторов атак, включая внедрение JavaScript-кода, манипуляции с таблицей кросс-ссылок и использование зашифрованных потоков данных. На основе открытого набора данных CIC-PDFMal2022 был сформирован датасет, содержащий вредоносные и безопасные PDF-файлы. Проведены этапы предварительной обработки данных и извлечения признаков, отражающих структурные и функциональные характеристики документов. Для классификации файлов была разработана модель машинного обучения на основе алгоритма Random Forest Classifier с оптимизацией гиперпараметров. Оценка качества модели проводилась с использованием метрик Accuracy, Precision, Recall, F1-score и ROC AUC. Экспериментальные результаты показали высокую точность классификации (около 99 %) и устойчивость модели к переобучению. Анализ важности признаков позволил выявить ключевые характеристики, влияющие на обнаружение вредоносного кода. Полученные результаты подтверждают эффективность применения машинного обучения для анализа безопасности PDF-файлов.
Бесплатно
Анализ алгоритмов для диагностики рака молочной железы с использованием медицинских изображений
Статья
Статья посвящена современным методам обнаружения и анализа изображений. Рассматривается алгоритм SSD (Single Shot Multibox Detector), который позволяет обнаруживать несколько объектов на изображении, а также такие передовые подходы, как Vision Transformers (ViT) и Generative Adversarial Networks (GAN). Принцип работы метода SSD разработан для анализа изображений и точного определения объектов, в то время как ViT делит изображение на части и обращает внимание на каждый участок. GAN используются для создания новых данных, которые по внешнему виду напоминают реальные. Статья также рассматривает традиционные и современные методы анализа медицинских изображений, включая сегментацию, фильтрацию и методы глубокого обучения. Применение алгоритмов машинного обучения, таких как CNN, SVM и другие, позволяет достичь высокой точности при анализе изображений, а передовые методы, такие как U-Net и YOLO, активно используются в медицине для выявления органов или патологических изменений. Кроме того, в статье рассматриваются алгоритмы и методы, используемые для анализа медицинских изображений, включая сегментацию, обнаружение объектов и восстановление изображений. Современные технологии и подходы, в частности, Vision Transformer (ViT) и другие современные архитектуры, обеспечивают высокую эффективность, что позволяет сделать анализ медицинских изображений более быстрым и точным.
Бесплатно
Анализ возможностей волоконотделения в существующих параметрах профиля зубьев дисковой пилы
Статья
В данной статье показаны способности захвата хлопкового волокна профилями зубьев пильного диска. Определены рабочие параметры между зубьями. Изучен процесс ударного воздействия семян хлопчатника на зубья пилы и определена закономерность действия силы удара на зуб пилы и показатели жесткости оболочки семян.
Бесплатно
Статья
Предложен алгоритм выявления сверхпотребления электрической энергии в электросетях низкого напряжения. В основе исследования лежит системный подход, основанный на комплексе методов интеллектуального сбора и обработки информации. Для извлечения, сжатия, выборки, анализа и представления данных использована технология Data Mining. Методом экспертных оценок определены основополагающие критерии влияния на исследуемый процесс. Выполнена обработка массива данных путем деления их на кластеры. Предложен анализ исследуемого процесса методом дерева принятия решений, на базе статистического пакета IBM SPSS Statistics. В ходе проделанной работы из большого массива данных извлечены элементы, отвечающих установленным критериям отбора. Получен алгоритм, применимый для анализа поведенческого потребления электроэнергии, позволяющий отслеживать количественные и качественные показатели сверхпотребления электроэнергии, в процессе производственной деятельности исследуемого объекта, на выбранном временном интервале. Применение данного алгоритма позволило оптимизировать процесс решения проблемы неконтролируемого использование энергоресурсов путем выявления незаконной предпринимательской деятельности, в частности майнинга криптовалюты.
Бесплатно
Статья
С развитием железнодорожной индустрии, информатизацией общества и автоматизацией многих технологических процессов, появляется возможность создания системы автоматического управления, диагностики и безопасности движения локомотива. Одной из важнейших систем данного комплекса является система обнаружения объектов на железнодорожных путях, разрывов железнодорожного полотна и его поворотов. Подобная система может быть разработана в виде камеры, установленной на локомотиве, и систем обработки информации, находящихся на борту каждого подвижного состава, или глобальной системы осуществляющего удаленную обработку информации с нескольких локомотивов. Независимо от реализации системы существует необходимость создания блока обнаружения объектов на изображениях, приходящих с камер. Реализация данного блока возможна с использованием взаимодействующих между собой полносверточной и сверточных нейронных сетей и обучении на наборе данных, покрывающем различные ситуации, происходящие на железнодорожной полосе.
Бесплатно
Анализ подходов к организации сборки проекта: компоновщик и пайплайн
Статья
В статье проводится анализ архитектурных подходов к организации обработки и сборки данных в программных системах на основе паттернов Composite (компоновщик) и Pipeline (пайплайн), применяемых в контексте функционального программирования. Целью исследования является сопоставление этих паттернов с точки зрения их пригодности для решения прикладных задач в программной инженерии, а также выявление сильных и слабых сторон каждого подхода в условиях реального вычислительного окружения. Представлен обзор теоретических основ, описаны ключевые принципы построения систем с использованием указанных структурных решений, включая композицию, неизменяемость данных и модульность архитектуры. Работа включает в себя описание экспериментальной методики, охватывающей реализацию паттернов на языке программирования, построение тестовых сценариев с различными типами данных и структур, а также применение инструментов измерения производительности, памяти и масштабируемости. Особое внимание уделяется оценке расширяемости и читаемости кода, а также практическим аспектам реализации. Кроме того, рассматривается возможность комбинирования подходов для достижения баланса между гибкостью и эффективностью архитектурного решения. Результаты и наблюдения, полученные в ходе анализа, позволяют сформировать рекомендации по применению данных паттернов при проектировании и разработке современных программных систем с учетом их специфики и требований.
Бесплатно
Статья
В данной статье рассматриваются свойства шерстяных волокон, процессы их размягчения и состав веществ, используемых в качестве вспомогательного средства в этом процессе. Выполнено сравнение свойств волокон при смешивании с разными химическими веществами. Изучение процесса технологической подготовки производства одежды из нетканого материала на основе методики валяния позволило отнести этот процесс к классу сложных объектов и представить его как объект многопараметрической системы. В ходе исследований изучалось влияние слоев шерстяных волокон на физико-механические свойства войлока за счет использования шелковых и вискозных волокон. Параметрическое описание показывает, что в процессе производства линейные размеры полуфабриката и его толщина постоянно меняются.
Бесплатно
Анализ работоспособности линтерной машины с новой конструкцией междупильной прокладки
Статья
В статье предложена новая конструкция междупильной прокладки, позволяющей снизить массу пильного цилиндра линтерной машины до 1.5 кг. Приведены результаты экспериментальных исследований в производственных условиях новой конструкции модернизированной междупильной прокладки линтерной машины 5ЛП. Установлены основные технологические показатели линтерной машины 5ЛП с новой конструкцией прокладки при линтеровании опушенных семян и пильных дисков. В результате промышленных испытаний стальной прокладки линтерной машины 5ЛП установлено, что стальные прокладки отвечают требованиям технологического процесса линтерования. Кроме того, установлена производительность по семенам хлопка 550 кг/час, потребляемая мощность пильного цилиндра - 10.8 кВт, ожидаемая годовая экономическая эффективность для одной линтерной машины марки 5ЛП составляет 4.312 тыс. сум
Бесплатно
Анализ рисков внедрения технологий открытых программных интерфейсов в банковской сфере
Статья
Внедрение открытых программных интерфейсов в банковскую сферу в последние годы набирает все большую значимость, так как данная технология позволяет значительно автоматизировать ряд бизнес-процессов, увеличить количество обрабатываемых данных и качественно изменить модель обслуживания клиентов. Характер и категория передаваемых финансовых данных, а также существующая политическая обстановка, накладывают значительные обязательства на участников информационного обмена и требуют особо внимательного контроля со стороны регулятора. Центральным Банком России уже разработана Концепция внедрения открытых программных интерфейсов на финансовом рынке, в настоящий момент разрабатываются и уточняются стандарты информационного обмена между игроками. Опираясь на теоретическую базу, требования регулятора и опыт внедрения технологий открытых программных интерфейсов в российских банках, в статье анализируются предпосылки цифровой трансформации банков и переход к технологии открытых программных интерфейсов, разбираются принципы технологии и изучаются преимущества и перспективные направления ее внедрения в российские банки, формулируются и оцениваются возможные риски при внедрении технологии, составляется матрица рисков. В завершении статьи на основе анализа матрицы рисков, примерах существующих решений на российском рынке, предлагаются направления их минимизации.
Бесплатно
Анализ технологий применения БПЛА CE20 в составе беспилотных авиационных систем защиты растений
Статья
На основе современной практики применения беспилотных систем сельскохозяйственного назначения в статье представлен анализ технологий применения БПЛА CE20 в составе беспилотных авиационных систем защиты растений. Актуальность исследования определяется интенсивным развитием современных беспилотных технологий для защиты растений. При этом характеристики используемых БПЛА существенно влияют на эффективность применения данных систем в точном земледелии. В статье рассматривается БПЛА CE20 производства Wuxi Hanhe Aviation Technology Co., Ltd., Китай. Представленный анализ применения БПЛА CE20 в составе беспилотных авиационных систем защиты растений позволил выявить основные технические характеристики БПЛА и их взаимосвязи с агротехнологическими приемами. Это, в свою очередь, обеспечивает эффективную техническую поддержку для приложений беспилотных авиационных систем защиты растений в точном земледелии. Представлены результаты тестовых полетов БПЛА для заданной полосы обработки поля. Исследована эффективность распыления. Отмечается, что такие параметры, как равномерность осаждения капель и скорость проникновения капель, тесно связаны и зависят от параметров БПЛА. Отмечается, что в случаях применения других типов БПЛА необходимо выполнять систематические эксперименты для определения оптимальных сочетаний параметров.
Бесплатно
Статья
Наиболее частым случаем при анализе узлов левой щитовидной железы является наличие узлов щитовидной железы, которые никогда не были видны ранее. Однако, поскольку рентгеновская компьютерная томография (КТ) используется чаще для диагностики заболеваний щитовидной железы, обработка изображений нечасто применяется к стандартному машинному обучению из-за высокой плотности и артефактов, обнаруженных на КТ-снимках щитовидной железы. В итоговом разделе статьи предлагается сквозной подход на основе сверточной нейронной сети (CNN) для автоматического обнаружения и классификации различных типов узлов щитовидной железы. Эта рекомендуемая модель включает улучшенную сеть сегментации, которая эффективно разделяет области, в которых может быть обнаружен каждый узел, и метод обработки изображений, который оптимизирует эти области. Например, точность 98% была получена при точной категоризации случаев заболеваний путем изучения аберрантных модулей рентгеновских снимков. Согласно нашему исследованию, CNN может точно определять различные степени тяжести, вызванные узлами, расположенными в различных частях тела, тем самым предоставляя средство, с помощью которого эта процедура может выполняться автоматически, не требуя постоянного вмешательства человека. В целом, это исследование демонстрирует, как модели глубокого обучения могут использоваться для автоматического выявления и диагностики узлов щитовидной железы с использованием КТ-визуализации, что может повысить точность и эффективность диагностики заболеваний щитовидной железы.
Бесплатно
Антиоксидантная активность водных настоев плодов шиповника низковитаминных
Статья
Плоды шиповника находят применение в традиционной медицине и промышленности и в зависимости от содержания витаминов делятся на низко- и высоковитаминные. Современные исследования должны быть ориентированы на создание максимальной ценности продукта для потребителя. В этой работе параметры гидротермальной экстракции были адаптированы для условий домашнего приготовления шиповникового чая, а полученные настои исследованы на антиоксидантную активность (АОА) потенциометрическим методом. Показано, что увеличению АОА настоев способствуют уменьшение размера частиц плодов шиповника и увеличение температуры воды. В случае размера частиц 1,51–2,0 мм увеличение температуры заваривания с 50 до 100 ºС сопровождалось увеличением АОА настоев с 205,7 до 662,8 мкмоль-экв/г, что в процентном отношении характеризовалось приращением величины АОА на 222 %. В случае размера частиц 0,11–0,6 мм увеличение температуры заваривания с 50 до 100 ºС сопровождалось увеличением АОА настоев с 1010,5 до 1357,9 мкмоль-экв/г, что в процентном отношении характеризовалось приращением величины АОА на 34 %. Зависимость АОА водных настоев плодов шиповника от температуры заваривания описывается уравнением второго порядка с коэффициентом аппроксимации R2 > 0,97.
Бесплатно
Статья
В работе представлен процесс и результаты выбора типа антенны для решения конкретной прикладной задачи, регламентированной техническим заданием. На основе анализа требований технического задания (частотный диапазон, диаграмма направленности, коэффициент усиления, коэффициента стоячей волны, габариты) определен оптимальный тип антенны. Далее выполнена детальная оптимизация ее геометрических и электрических параметров с использованием методов электродинамического моделирования. Приведены итоговые характеристики оптимизированной антенны, демонстрирующие их соответствие всем пунктам исходного технического задания. Разработанная антенна применена в радиотехнической системе поиска и идентификации углеводородов. Предлагаемый способ был опробован на Осиповичском подземном хранилище газа Могилевской области. Результаты работы имеют практическую ценность для проектирования антенных систем для выделения почвенно-грунтового слоя над углеводородами.
Бесплатно
Безопасность частной жизни человека при взаимодействии с генеративным искусственным интеллектом
Статья
В данной научной статье критически рассматривается сложная динамика неприкосновенности частной жизни в эпоху повсеместного использования Интернета, подчеркиваются растущие проблемы, связанные с генеративным искусственным интеллектом. С каждым годом появляется все больше возможностей для мошенничества в интернете, так как люди оставляют за собой большой цифровой след. Это помогает злоумышленникам собирать информацию о человеке и использовать ее в своих целях. Одним из способов мошенничества является применение нейронных сетей в незаконных схемах. Это говорит о том, что необходимо вырабатывать механизмы взаимодействия с искусственным интеллектом, которые позволят обезопасить человека от мошенничества и любого другого посягательства на частную жизнь. Исследование выступает за усиление мер безопасности, выходящих за рамки обычной практики "цифровой гигиены". В нем предлагаются стратегические подходы, включая всестороннюю переоценку присутствия в Сети и использование передовых инструментов для сокрытия персональных данных. В конечном счете, в статье подчеркивается важность осведомленности пользователей, непрерывного обучения новым технологиям и бдительных цифровых практик для укрепления кибербезопасности.
Бесплатно
