Прикладные информационные технологии. Рубрика в журнале - Проблемы информатики
Диагностика синусового ритма и мерцательной аритмии средствами искусственного интеллекта
Статья научная
Электрокардиограмма (ЭКГ) - наиболее используемая запись биологического сигнала в клинической медицине. Сигнал ЭКГ представляет собой график электрической активности сердца, получаемый с поверхности тела, чаще всего неинвазивно, с использованием электродов. На заре электрокардиографии врачу приходилось рассматривать график, записанный на листе бумаге, распознавая возможные патологии глазами, что нередко приводило к ошибкам при постановке диагноза. Сегодня же существует множество систем поддержки принятия решений, базирующихся на сложных алгоритмах, помогающих врачу в поиске артефактов, которые устанавливают как вид патологии, так и локализацию ее маркеров в сигнале. Однако, существует большое количество диагнозов, детектирование которых разработанными алгоритмами неэффективно. Более того, такие алгоритмы редко, но совершают ошибку. Перспективным решением для устранения существующих недостатков в экспертных системах специалисты видят применение методов искусственного интеллекта, показавших свою эффективность во множестве прикладных задач. В рамках данной статьи рассматривается применение нейронных сетей для решения задач диагностики. В качестве базовой архитектуры нейронной сети была выбрана UNct, адаптированная под обработку одномерного ЭКГ сигнала. Среди большого спектра состояний сердечно-сосудистой системы человека основное внимание было сконцентрировано на детектировании в сигнале большой длительности участков, классифицируемых специалистами как комплексы с превалированием синусового ритма и фибрилляции предсердий (мерцательной аритмии). Стоит отметить, что рассматриваемая в рамках работы нейронная сеть, после необходимых доработок, будет интегрирована в существующий диагностический комплекс „Кардио-Маяк“, разработанный на базе ННГУ им. Лобачевского.
Бесплатно
Динамика роста сети цитирования научных статей
Статья научная
Приведены результаты эмпирического исследования параметров процессов, обеспечивающих динамику развития сети цитирования статей: предпочтительное присоединение, старение информации и начальная привлекательность статей. Измерена скорость, с которой статьи получают новые цитирования, и показана со линейная зависимость от числа уже имеющихся цитирований. Также измерена скорость “старения” статей, влияющая на процесс получения цитирований. Приведена оценка параметра “начальная привлекательность” узлов.
Бесплатно
Имитационное моделирование прохождения ламинарного потока через локальное сужение в трубе
Статья научная
Исследован двумерный случай процесса прохождения ламинарного потока через сужение трубы. Двумерная постановка соответствует случаю с трехмерным потоком между двумя параллельными плоскостями. Использована клеточно-автоматная модель потока, имеющая целочисленный алфавит состояний клеток и синхронный режим работы. Получены зависимости скорости и давления от координаты вдоль направления движения потока при различных размерах сужения и различных градиентах давления на концах трубы.
Бесплатно
Инкрементальные расширения потоково-локальной сборки мусора
Статья научная
Потоково-локальные системы управления памятью сводят проблему обнаружения недостижимых объектов в многопроцессорной среде к применению трассирующего алгоритма в одном потоке к отдельному участку динамической памяти - локальной куче. Существенным недостатком такого подхода является необходимость выполнять дорогостоящую процедуру обхода объектного графа в одном потоке приложения, что негативно сказывается на отзывчивости программы. Данная работа обсуждает применимость различных инкрементальных техник, нацеленных на уменьшение времени локальной разметки, и обосновывает корректность предложенных алгоритмов. Описанные подходы расширили существующий потоково-локальный сборщик мусора в экспериментальной виртуальной машине для языка Java, что позволило провести сравнительный анализ эффективности предложенных стратегий на представительном наборе приложений для измерения производительности.
Бесплатно
Инструментальные системы, поддерживающие стохастические сетевые модели
Статья научная
Стохастические сети Петри - мощное средство моделирования параллельных недетерминированных систем с вероятностными характеристиками, применяемое в самых разных областях человеческой деятельности. Они сочетают наглядность графического представления с развитым математическим и алгоритмическим аппаратом анализа, позволяют изучать не только качественные, но и количественные свойства систем, такие как пропускная способность, надежность, время ожидания и т. и. Разработаны и продолжают появляться новые программные инструменты, поддерживающие создание, модификацию и анализ свойств моделей систем на основе различных вариантов стохастических сетей Петри. В данной работе рассматриваются несколько таких инструментов, доступных в сети Интернет и получивших признание пользователей, обсуждаются предоставляемые ими возможности и проводится их сравнение. Основная цель работы - облегчить исследователю и инженеру выбор наиболее подходящего инструмента моделирования и анализа для решения стоящей перед ним задачи.
Бесплатно
Информационная и аналитическая поддержка научных исследований в активной сейсмологии
Статья научная
В работе рассмотрены принципы организации интернет-ресурса для информационной и аналитической поддержки теоретических и прикладных исследований в области активной сейсмологии и в смежных областях науки. Архитектуру ресурса можно представить в виде двух взаимодействующих подсистем. Первая из них - научная информационная система (НИС) "Активная сейсмология" - обеспечивает доступ к данным, полученным в ходе полевых и вычислительных экспериментов по активной сейсмологии. Вторая - портал знаний - обеспечивает интеграцию и содержательный доступ к знаниям и данным предметной области. Концептуальным базисом информационной модели портала знаний является онтология предметной области „Активная сейсмология"
Бесплатно
Инфранизкочастотная акустооптическая система
Статья научная
Предложен оригинальный подход к изучению акустооптических взаимодействий на инфранизких частотах на основе использования мощных инфранизкочастотных сейсмических вибраторов в качестве источников акустических колебаний. Авторами в ходе много численных натурных экспериментов доказано, что акустические колебания от такого класса источников распространяются в атмосфере и регистрируются на удалениях до сотни километров. Благодаря высоким метрологическим показателям вибраторов высокоточным силовым и частотно-временным характеристикам открываются перспективы изучения акустооптических взаимодействий на инфранизких частотах. Приводится описание разработанной авторами акустооптической системы в составе вибратора ЦВ-40, оптического стенда с лазерным излучателем мощностью излучения до 6 Вт, длиной волны 850-930 нм, частотой повторения импульсов 1 кГц, комплекта измерительных акустических станций и метеостанции. Представлены результаты выполненных натурных и тестовых экспериментов но акустооптическим взаимодействиям.
Бесплатно
Использование машинного обучения для сегментации ультразвуковых изображений скелетной мышцы
Статья научная
В данной статье рассмотрены вопросы применения методов машинного обучения для сегментации ультразвуковых изображений скелетных мышц человека. Актуальность данного исследования заключается в сложности и длительности расшифровки медицинских материалов, а также субъективности и ошибках. Целью статьи является создание точной и эффективной модели сегментации здоровых скелетных мышц с использованием машинного обучения для метода ультразвукового исследования медицинской визуализации. Дтя построения модели сегментации скелетных мышц использовались архитектура U-net с различным количеством сверточных слоев, а также сеть U-net++, которая представляет собой модификацию классической U-net. Для обучения нейронной сети был использован набор данных ультразвуковых снимков скелетных мышц из открытых источников, для проверки были использованы ультразвуковые изображения скелетных мышц добровольцев с помощью акустической системы Verasonics. Были проведены обучение, анализ и тестирование модели нейросети, сравнение результатов обучения при различных модификациях и гиперпараметрах. Основным результатом исследования является получение эффективной модели нейросети и подтверждение потенциала ее применения для сегментирования ультразвуковых изображений скелетных мышц.
Бесплатно
К вопросу оценки надежности линейных беспроводных сенсорных сетей
Статья научная
Беспроводные сенсорные сети (БСС) способны осуществлять непрерывный контроль объектов критической инфраструктуры, в реальном времени обнаруживать любые аномалии и доставлять необходимые данные в центр принятия решений. Однако при этом возникает необходимость решения ряда задач, таких как рациональное размещение узлов, оптимизация энергопотребления, эффективная организация потоков данных и т. п. В работе предлагается подход к решению ряда задач, возникающих при мониторинге протяженных трубопроводов с использованием беспроводных сенсорных сетей. Для того чтобы в полной мере воспользоваться потенциалом технологий Интернета вещей, архитектурную основу которого формируют беспроводные сенсорные сети, необходимо разработать средства оценки надежности указанных сетей. Для формализации критериев надежности разработаны соответствующие математические модели на основе Марковских процессов. Полученные результаты позволяют найти компромисс между надежностью сети мониторинга и затратами на ее развертывание и обслуживание.
Бесплатно
К вопросу оценки эффективности беспроводных сенсорных сетей
Статья научная
В настоящее время технологиям Интернета вещей уделяется повышенное внимание во всем мире, экономический эффект их внедрения в ближайшие несколько лет оценивается в 11 триллионов долларов США. Дорожная карта развития индустрии Интернета вещей представлена экспертным советом при Министерстве промышленности и торговли Российской Федерации. С проникновением указанных технологий в критические области человеческой жизнедеятельности возрастают требования к эффективности беспроводных сенсорных сетей, которые рассматриваются как архитектурная основа Интернета вещей. Вместе е тем существует дефицит инструментов оценки эффективности указанных систем. В данной статье рассматривается проблема разработки математических и программных средств анализа надежности и производительности сенсорных сетей.
Бесплатно
Как искусственный интеллект меняет маркетинг
Статья научная
В данной статье рассматривается использование искусственного интеллекта в маркетинге и его стратегическая основа реализации. Сила искусственного интеллекта (ИИ) с алгоритмами машинного обучения быстро меняет деловой мир и создает новые тенденции в маркетинге. Вызовы и возможности передовых технологий в эпоху четвертой промышленной революции. Мы утверждаем, что ИИ существенно изменит как маркетинговые стратегии, так и поведение клиентов, а также откроет новые возможности для отраслей и предприятий. Кроме того, мы описываем ключевые проблемы ИИ в маркетинге. В будущем ИИ станет новой отраслью управления бизнесом и коммерцией. Интеграция информатики и управления бизнесом станет новой тенденцией будущего. Ключевые проблемы ИИ в маркетинге.
Бесплатно
Статья научная
В статье освещаются вопросы оценки клиентского опыта в контексте управления операционными процессами и инфокоммуникационным ландшафтом отечественного оператора связи. Актуальность исследования обусловлена потребностью субъектов управления в системе поддержки принятия решений, которая позволит, с одной стороны, оценивать зависимость клиентского опыта от эффективности операционных процессов компании, а, с другой стороны, моделировать оптимальные сценарии управления клиентским опытом на сети оператора связи. Задачей исследования является разработка когнитивной модели оценки клиентского опыта, которая станет основой для системы, ориентированной на поддержку принятия управленческих решений (СППР), направленных на улучшение опыта клиентов оператора связи. Для решения обозначенной задачи автором последовательно проводятся анализ предметной области и разработка когнитивной модели оценки опыта клиентов в структуре операционных процессов отечественного оператора связи. В рамках исследования предметной области автор проводит анализ совокупности факторов, формирующих клиентский опыт, а также подходов к его оценке в телекоммуникационной отрасли. В контексте разработки когнитивной модели автором предлагается функциональная модель оценки клиентского опыта, а также ее математическая основа на базе аппарата нечетких когнитивных карт.
Бесплатно
Статья научная
Программный комплекс PlanetaMonitoring (совместная разработка ФГБУ „НИЦ „Планета“ и ИВМ и МГ СО РАН) находится в постоянном развитии с учетом ввода в эксплуатацию новых российских и зарубежных космических аппаратов. Комплекс является представительным набором программных технологий, позволяющих решать различные задачи обработки данных дистанционного зондирования Земли. Перечислим некоторые из этих программных технологий: фильтрация спутниковых изображений; радиометрическая и геометрическая коррекция; географическая привязка; трансформирование в картографические проекции и монтаж изображений; выделение линсамснтов и кольцевых структур; распознавание и классификация объектов окружающей среды (кластерный анализ и распознавание с обучением; определение пространственных перемещений объектов но разновременным спутниковым изображениям. Эти технологии широко используются при решении задач мониторинга опасных гидрометеорологических явлений (наводки, ледовая обстановка, лесные пожары, приводный ветер, загрязнения и др.).
Бесплатно
Статья научная
Данная работа посвящена описанию численной реализации динамического ядра конечно-элементной модели дрейфа морского льда с учетом нелинейной вязко-пластичной реологии. Модели морского льда такого уровня являются неотъемлемой частью современных моделей динамики океана, которые используются как для краткосрочных и сезонных прогнозов погоды, так и для предсказаний изменений климата Земли. Описывается технология построения нерегулярной триангуляции для области Северного Ледовитого океана и прилегающих морей со сгущением сетки в районах с потенциально высокой концентрацией льда, у берега, и в узких проливах с учетом данных о контурах материков и данных о состоянии ледового покрова. Дается описание алгоритма интерполяции геоданных в узлы модельной сетки. Во второй части работы представлена конечно-элементная реализация модели с различными схемами интегрирования по времени уравнения баланса импульса. Для интегрирования уравнений переноса массы и сплоченности льда реализована схема Тейлора-Галеркина с коррекцией потоков. Предложена оптимизация схемы интегрирования по времени уравнения баланса импульса, позволяющая ускорить стандартный стационарный mEVP-метод, применяемый в современных моделях дрейфа льда (CICE, LIM, FESIM). Идея предлагаемого нестационарного метода mEVP-opt состоит в приближении параметра итерации к локально-оптимальному, полученному из оценки шага интегрирования в приближении линеризованного оператора перехода. Представлены результаты модельного численного эксперимента по воспроизведению наиболее сложного с вычислительной точки зрения режима медленного торошения. Результаты расчетов сравниваются с результатами метода Пикара с 10 псевдоитерациями, который дает высокую точность при больших вычислительных затратах. Показано, что новый метод mEVP-opt дает существенное уменьшение времени счета по сравнению с mEVP при незначительном увеличении числа арифметических операций.
Бесплатно
Модели сетей с предпочтительным присоединением
Статья научная
В статье представлен краткий обзор механизмов генерации и роста, свойственных реальным комплексным сетям. Основное внимание уделено моделям, порождающим масштабноинвариантные сети.
Бесплатно
Модели сети соавторства научного журнала. Часть 2
Статья научная
Анализируются две модели сети научного соавторства. Первая, построенная на бинарных отношениях, возникающих между авторами, совместно создавшими по крайней мере одну статью, представлена в виде неориентированного графа, вершины которого соответствуют авторам, а ребра устанавливают связи между ними. Вторая, учитывающая групповые отношения между авторами одной статьи, представлена в виде двудольного графа. Приведены методы конструирования обеих моделей на основе данных, извлеченных из XML-архива статей научного журнала. Измерены базовые параметры моделей, центральность ее вершин и выявлены шаблоны сотрудничества. Оценена публикационная активность организаций, указанных в аффилиации авторов. Эта работа продолжает изучение и апробацию методов анализа сетей соавторства
Бесплатно
Моделирование групповых взаимодействий комплексных систем. Обзор
Статья обзорная
В обзоре представлены основные направления исследования комплексных систем на основе моделей “высшего порядка”, отражающих взаимодействия элементов системы, которые не исчерпываются парными связями одного типа. В первой части рассмотрены три формализма для кодирования комплексной системы: двудольные графы, гиперграфы и симплициальныс комплексы. Во второй - их особенности и взаимосвязь. Основное внимание уделяется представлению комплексных систем гиперграфами. В третьей рассмотрены способы обобщения основных мер, характеризующих структуру моделей высшего порядка.
Бесплатно
Статья научная
В данной статье представляются результаты численного моделирования гидрографов речного стока и многолетней динамики стока в бассейне реки Лены с использованием данных реанализа MERRA за период 1985-2005 гг. На основе новой версии климатической линейной гидрологической модели для расчета гидрографа стока в замыкающем створе Кюсюр реки Лены трансформация поверхностного и подземного стоков для каждой расчетной ячейки водосбора с учетом времени добегания воды по ячейке выполняется по линейной двухнараметричеекой модели Калинина-Милюкова, а для расчета трансформации стока в речной сети используется линейная модель формирования водного баланса в русловой сети. Проведено построение новой схематизированной модельной гидрографической сети бассейна реки Лены на основе гидрологически-корректной цифровой модели рельефа разрешением (1/3)° х (1/3)°, полученной но данным SRTM30 и GTOPO30. Данные о расходе воды из архива R-ArcticNET позволили промоделировать естественный и зарегулированный режимы речного стока реки Вилюй. Результаты моделирования показали сезонное регулирование Вилюйским водохранилищем нижних течения рек Вилюя и Лены. Модельная межгодовая изменчивость стока содержит небольшой линейный тренд в замыкающем створе Кюсюр, что может говорить об отклике речного стока на климатические изменения в период 1985-2005 гг., но по сравнению с трендом, полученным по данным измерений, он достаточно мал. Оценки результатов моделирования месячного стока, полученные по двум статистическим критериям соответствия рассчитанных и измеренных значений стока, оказались близкими по эффективности расчетов с оценками результатов, полученных по гидрологической модели VIC и по модели тепло- и влагообмена подстилающей поверхности суши с атмосферой SWAP.
Бесплатно
Моделирование транспортных потоков с применением клеточных автоматов
Статья научная
Рассмотрена и реализована модель Нагеля-Шрекенберга на прямой. Разработана схема работы клеточных автоматов для различных видов перекрестков.
Бесплатно
Модель нейронной сети для преодоления деградации результатов классификации текстов по тональности
Статья научная
В данной работе описан алгоритм построения классификатора текстов по тональности, использующий пространство распределенных представлений слов и нейронную языковую модель Skip-gram. Экспериментально показано, что построенная модель классификатора текстов может быть перенесена на коллекции, собранные в другой временной промежуток без потери качества классификации.
Бесплатно
