Информационно-коммуникационные технологии. Рубрика в журнале - Журнал Сибирского федерального университета. Серия: Техника и технологии
Измерение тепловых потоков в лабораторной модели термоэлектрического холодильника
Статья научная
Классификация звуков окружающей среды (Environmental Sound Classification – ESC) – это область исследований, которая привлекает к себе все большее внимание, потому что большинство научных исследований сосредоточены на изучении речевых и музыкальных сигналов. Звуки окружающей среды, входящие в эту классификацию: звон битого стекла, звук летящего вертолета, плач ребенка и т.д., могут помочь в системах видеонаблюдения, системах оперативного реагирования на происшествия, а также в расследованиях преступлений. Цель данной работы состоит в анализе широкого спектра литературы в области классификации звуков окружающей среды, включающей в себя описание методов предварительной обработки данных, извлечения признаков в моделях машинного обучения. Исследователи использовали методы удаления шума и улучшения качества для предварительной обработки сигнала. В данной работе описываются различные наборы данных, которые использовались в недавних исследованиях с указанием максимальной достигнутой точности классификации моделями машинного обучения. Глубокие нейронные сети зачастую превосходят традиционные модели машинного обучения. В данной работе также рассматриваются задачи и перспективные исследования в области классификации звуков окружающей среды.
Бесплатно
Статья научная
В работе рассматриваются проблемы моделирования предметной области, генерации контрольно-измерительных материалов, а также оценки и интерпретации ответов на них методами интеллектуального анализа. Для решения этих проблем предложено ответы обучаемого, рассматриваемые как образовательный цифровой след, дополнить информацией, позволяющей делать выводы как об уровне развития компетентностей, так и о затруднениях учащегося и их причинах. Оценку уровня развития индивидуальных и групповых компетентностей предложено осуществлять через экспертные оценки и автоматическую проверку гипотез. Для генерации заданий и выявления причин затруднений учащихся предлагается использовать онтологические модели предметных областей на уровне«понимания» таксономии Блума. Рассмотрены свойства таких моделей. Приведены примеры применения этих подходов к принятию решений в образовательном процессе различных дисциплин. В результате были сформулированы требования к перспективному модельному обеспечению интеллектуальных обучающих систем.
Бесплатно
Статья научная
На основе методов теории распространения электромагнитных волн оптического диапазона в турбулентной атмосфере, математической статистики и функционального преобразования случайных величин проведена оценка плотности распределения интенсивности флуктуирующего излучения, создаваемой передающим каналом лазера в дальней зоне. Применительно к пороговым интенсивностям излучения, учитывающим различные режимы генерации передающего лазерного канала определена вероятность достижения заданного уровня интенсивности излучения в области оптико-электронного средства. С использованием данного показателя эффективности проведено исследование влияния нестабильности работы передающего лазерного канала, ошибок наведения, турбулентности атмосферы на характеристики его излучения в плоскости апертуры формирующей оптики оптико-электронного средства. Показано, что прохождение лазерного излучения через случайно-неоднородную среду сопровождается возникновением ошибок наведения лазерного луча и его расширением, оказывающим существенное влияние на достижение заданного уровня интенсивности излучения в области оптико-электронного средства. Повышение показателя эффективности возможно за счет выбора оптимального угла расходимости лазерного излучения передающего канала, учитывающего флуктуации показателя диэлектрической проницаемости и преломления атмосферы.
Бесплатно
Статья научная
Предлагается новый метод выбора технологии создания параллельной программы, который базируется на том, что написанный один раз параллельный программный код может быть выполнен разными технологиями параллельного программирования в зависимости от задач, параметров цикла и имеющейся временной статистики предыдущих запусков. При этом в процессе работы готовой параллельной программы может применяться один из методов распараллеливания. Используя теорему Байеса переходим от априорных распределений на неизвестную величину к апостериорным распределениям. Имеем полную группу несовместных событий, если нам неизвестны их вероятности до опыта, они равновероятны. В результате опыта появляется некоторое событие выбора номера технологии и для этого события известны условные вероятности классификационного выбора. Затем производится статистический розыгрыш для определения номера выбранной технологии.
Бесплатно
Методика оценки качества функционирования сетей ATM
Статья научная
Исследование посвящено оценке качества функционирования сетей с асинхронным режимом передачи данных (ATM) на основе анализа ключевых параметров, включая временные характеристики передачи, показатели потерь и ошибок при передаче ячеек данных. Проблема объекта исследования состоит в необходимости описания универсальной методики для точной классификации сетей ATM по качеству обслуживания, учитывающей дифференциацию приоритетов передаваемых ячеек и влияние существенных ошибок передачи на итоговые показатели качества. Цель исследования состоит в апробации комплексного подхода к оценке качества функционирования сетей ATM, позволяющего определить соответствие конкретной сети установленным классам качества обслуживания на основе анализа временных характеристик и показателей надежности передачи данных. Основные используемые методы: статистический анализ временных характеристик передачи ячеек, расчет коэффициентов потерь и ошибок с дифференциацией по приоритетам, метод квантильной оценки вариаций времени передачи, исключение данных, искаженных существенными ошибками, из расчетных показателей, сравнительный анализ полученных показателей с нормативными значениями для различных классов качества. Основные результаты исследования: описана методика комплексной оценки качества сетей ATM, на практическом примере продемонстрировано применение методики, установлено, что исследуемая сеть соответствует требованиям третьего, четвертого и пятого классов качества, выявлены конкретные параметры (коэффициент потери ячеек), по которым сеть не соответствует более высоким классам качества, подтверждена эффективность предложенного подхода для классификации сетей ATM. Главные выводы: предложенная методика позволяет проводить всестороннюю оценку качества функционирования сетей ATM, дифференцированный подход к анализу ячеек разного приоритета повышает точность оценки, исключение данных с существенными ошибками из расчетов обеспечивает более объективные результаты, практическое применение методики подтвердило ее эффективность для задач классификации сетей, полученные результаты могут быть использованы для оптимизации процессов мониторинга и управления качеством услуг ATM.
Бесплатно
Методика синтеза одномерно сканирующих антенн на основе модулированных метаповерхностей
Статья научная
В работе описана методика синтеза сканирующих в одной плоскости апертурных антенн вытекающей волны, построенных на основе метаповерхностей с модулированным поверхностным импедансом. Такие антенны состоят из цепочки субволновых резонансных элементарных ячеек, имеющих две степени свободы, одна из которых используется для модуляции импеданса метаповерхности, а вторая для динамического изменения направления излучения вытекающей волны. В качестве примера применения методики была синтезирована антенна на основе металлической гофрированной структуры, позволяющая проводить сканирование в диапазоне углов от 4° до 42° на частоте 27 ГГц и имеющая КНД от 26.4 до 30.1 дБи. Антенны представленного типа позволяют реализовывать одномерное электронное сканирование существенно более простым способом, чем фазированные антенные решетки.
Бесплатно
Методы машинного обучения для решения задач по определению очагов возгорания
Статья научная
В данной статье представлен анализ алгоритмов машинного обучения «Случайный лес», «Логистическая регрессия» и «Сверточная нейронная сеть». Проведен обзор научной и научно- технической литературы по теме исследования, проанализированы ключевые преимущества и ограничения рассмотренных алгоритмов. Особое внимание уделено применению алгоритмов в задачах классификации изображений, сбору данных и подготовке спутниковых снимков к обучению. Статья содержит практическую реализацию и сравнительный анализ эффективности алгоритмов в различных условиях. Цель статьи – предоставить понимание математических основ алгоритмов и практических аспектов применения алгоритмов машинного обучения в определении пожаров на спутниковых изображениях.
Бесплатно
Методы распознавания микродоплеровских портретов на основе корреляционного вейвлет-анализа
Статья научная
На основе корреляционного анализа предложен метод детектирования доплеровских портретов по априорным данным. Метод реализует структуру специальных компенсирующих доплеровских фильтров анализа скоростного канала в радарных датчиках обнаружения движения и актуален в задачах распознавания образа скоростного доплеровского портрета. Обозначена проблематика классического коррелятора. Приведены примеры с результатами корреляций как на простых, так и на приближенных к реальным прототипам сигналах. Продемонстрирована работа вейвлетных фильтров-корреляторов на основе шаблона пользовательского вейвлета в сравнении с классическим коррелятором.
Бесплатно
Модель автоматизированного распределения в задаче группового преследования с защитниками
Статья научная
В настоящей статье рассматривается компьютерная модель квазидискретной игры группового преследования. В которой присутствуют преследователи, цели и защитники. В моделях статьи задачей преследователей является достижение статических целей. Достижение одной цели возможно несколькими преследователями в разное время. Задачей защитников является поражение преследователей. Выигрышем для преследователей можно считать достижение хотя бы одним из них своей цели. Выигрышем для защитников считается поражение всех целей. Для защитников количество преследователей не является определенным. В модели статьи формируется единая среда обнаружения преследователей. Единая среда обнаружения есть результат теоретико- множественных операций над точками пространства. В моделях статьи единая среда обнаружения является односвязным множеством. В случае многосвязных множеств были бы предложены алгоритмы моделей с иной логикой. Преследователь считается обнаруженным, если входит в данную область. Назначение обнаруженному преследователю защитника цели производится по нескольким оптимизационным критериям. Защитник может назначаться из предполагаемого времени достижения. В одной из реализаций модели это минимальное время из выборки для данного защитника. Как вариант фактора оптимизации, защитник для преследователя может выбираться по минимальному расстоянию до него. В статье также рассматриваются варианты локализаций защитников в одной точке. В статье к рассмотрению предлагается четыре модели. Модель группового преследования с оптимизацией по предполагаемому времени достижения преследователей защитниками. Модель группового преследования с оптимизацией по начальному расстоянию от момента обнаружения преследователей защитниками. Разработаны дополнительные алгоритмы вышеописанных моделей, учитывающих ограничения нахождения защитников в одной локации. Рассматривается различие алгоритмов в случае наличия или отсутствия информации для защитников о количестве преследователей, их целях и т.д. Результаты, полученные в статье, могут быть востребованы разработчиками робототехнических комплексов с автономным управлением. В идеале виделось бы следующее. Группа преследователей и группа защитников (каждый участник имеет свой алгоритм действий) имели бы свою программную среду, где каждый участник выполняет свою задачу, руководствуясь правилами. То есть данная программная среда напоминает сетевую игру стратегии реального времени.
Бесплатно
Статья научная
В статье рассмотрены вопросы классификационного выбора предпочтительных алгоритмов распараллеливания (с минимальным временем выполнения), реализованных в инструментальных средствах разработки параллельных программ для многоядерных (многопроцессорных) вычислительных систем с общей памятью, на основе собираемой обучающей статистической информации параметров выполнения циклов, предыдущих запусков программы. Классификационное (решающее) правило отбора предпочтительного алгоритма в процессе обучения может строиться только на основе информации из обучающей выборки предыдущих запусков. Эта информация должна не просто запоминаться, а обобщаться и преобразовываться в образ, наиболее похожий на новый распознаваемый образ, характеризующий неизвестный программный цикл. С этой целью в статье приведены три методики, позволяющие на основе математического аппарата теории вероятностей последовательно собирать и преобразовывать обучающие выборки под каждый циклический участок программы к виду образа (конечного профиля проекта), обеспечивающего функциональную связь между количеством итераций текущего цикла и предпочтительным алгоритмом распараллеливания. Полученная зависимость дает возможность производить автоматический выбор предпочтительного алгоритма распараллеливания на основе классификационного отбора по входному параметру (количества итераций) цикла в сформированном профиле проекта, состоящем из совокупности кортежей предпочтительных алгоритмов распараллеливания. Целью данной статьи является оценка влияния времени выполнения распараллеленных циклических участков целевой программы с применением предлагаемого метода автоматизированного выбора предпочтительных алгоритмов при многопоточном параллельном выполнении программы в многоядерных (многопроцессорных) ПЭВМ на показатели результатов имитационного моделирования боевых действий.
Бесплатно
Некоторые особенности современной концепции интернета вещей
Статья научная
Даны анализ и направления развития теории и практики разработки информационной технологии мониторинга параметров окружающей воздушной среди на базе современной концепции интернета вещей с учетом априорной неопределенности источников информации. Изучены принципы создания технологических решений и направлений развития систем мониторинга окружающей среды промышленных зон, обоснована целесообразность построения математических моделей, методов и алгоритмов коммуникационных протоколов беспроводных сетей связи WSN со случайным доступом и соответствующих информационных технологий мониторинга для обеспечения высокой производительности, качества и длительности их функционирования.
Бесплатно
Обобщённая методика исследования информационных свойств каналов и систем распознавания
Статья научная
В работе предложена обобщённая методика исследования информационных свойств каналов и систем распознавания, применимая для анализа комплексных систем распознавания. Применение методики показало, что при объединении разнородных каналов для распознавания эффективно использование не только прямой, но и косвенной информации о принадлежности объекта к классам в алфавите окончательных (общих) решений. Объединение каналов с основной и косвенной информацией увеличило количество получаемой информации на 10-40 %.
Бесплатно
Статья научная
Статья посвящена разработке способа двухканальной обработки дискретной последовательности сигналов с линейной частотной модуляцией для обнаружения малоразмерной подвижной подводной цели и для оценки ее радиальной скорости. Приведены математические формулы, обосновывающие подход к разработке данного метода. Представлена структурная схема устройства обработки такой последовательности сигналов.
Бесплатно
Статья научная
В данной статье описаны результаты исследования возможности использования модели 10-мегабитной сети Ethernet для оценки эффективности режима детерминированного доступа к среде передачи в звукоподводной сети Ethernet.
Бесплатно
Пеленгации точечных источников шумовых излучений
Статья научная
Исследуется разрешающая способность двух разновидностей систем комбинированной пеленгации точечных источников независимых шумовых излучений при неидентичных характеристиках каналов приема. Показаны преимущества комбинирования методов пеленгации, не использующих информацию об эффективном ранге корреляционной матрицы выходных сигналов каналов приема ФАР. Даны практические рекомендации по построению систем комбинированной пеленгации на основе адаптивных решетчатых фильтров.
Бесплатно
Статья научная
Основное внимание уделено глобальному и региональному подходу к изучению пространственного распределения динамических характеристик фитопигментов в океане и на суше. Показаны результаты спутниковых исследований. Найдены квазистационарные зоны по динамике фитопигментов в океане и на суше. Найденные зоны отражают динамику глобальных биологических, гидрологических и климатических процессов. Предлагается развитие методов дистанционного зондирования с применением многоуровневых систем оптического спектрального мониторинга.
Бесплатно
Статья научная
В данной статье описывается актуальность цифровых систем связи и роль манипуляций сигналов в данных системах. Отмечается, что задача определения принятого сигнала в таких системах рассматривается как задача определения оценок параметров модулированного сигнала. Обсуждается решение такой задачи на основе сигнала с квадратурной манипуляцией. С помощью теоремы Рао-Крамера выведен расчет оценок параметров принятого сигнала. Также объяснена обработка такого сигнала в реальных условиях, при ситуациях, когда шум окрашенный.
Бесплатно
Производительность системы IDMA с различными типами интерлейверов
Статья научная
Широко распространенный и эффективный подход для борьбы с ошибками разрыва включает в себя выполнение процесса чередования перед передачей данных по каналу связи. Эта техника направлена на смягчение влияния ошибок разрыва путем изменения порядка следования исходных битов сообщения. После приема биты сообщения снова переставляются, чтобы восстановить их исходную последовательность. Следовательно, выбор и разработка подходящих перемежителей для современных технологий множественного доступа, таких как множественный доступ с разделением каналов (IDMA), представляют собой серьезную проблему. В данном исследовании рассматривается системный анализ и проектирование IDMA с использованием различных типов перемежителей. Производительность системы IDMA оценивается при использовании модуляции со сдвигом двоичной фазы (BPSK) в сочетании с каналом с аддитивным белым гауссовским шумом (AWGN). Результаты моделирования показывают, что производительность IDMA при использовании всех чередований примерно эквивалентна.
Бесплатно
Статья научная
Целью исследования является определение и обоснование рациональных вариантов повышения защищенности сети передачи данных (СПД) кредитно-финансовых организаций в условиях возникновения и развития так называемых квантовых угроз. Особое внимание уделяется возможностям модернизации существующих СПД с использованием технологий квантовых коммуникационных сетей, а также разработке комплексного показателя, позволяющего оценивать эффективность предлагаемых мер защиты и их экономическую целесообразность. В работе применяется формализованный подход к описанию процессов модернизации СПД банка, основанный на теории риск-анализа и графовой модели представления структуры сети. Учитываются ключевые параметры функционирования СПД, включая объем и интенсивность транзакций, текущие требования к уровню их защищенности, стоимость внедрения и эксплуатации средств криптографической защиты информации, а также потенциальные и прогнозируемые угрозы, связанные с развитием квантовых технологий. Разработан и обоснован показатель оценки эффективности модернизации СПД, основанный на интегральной оценке риска. Показано, что данный показатель позволяет учитывать как ограничения финансовых ресурсов, выделяемых на модернизацию, так и возможный ущерб от реализации квантовых угроз. Полученные результаты подтверждают применимость предложенного подхода для выбора оптимальных вариантов модернизации. Предложенный показатель риска обеспечивает комплексную оценку эффективности модернизации СПД и может служить инструментом для принятия обоснованных решений в области защиты информации. Его использование позволяет учитывать совокупность экономических, технологических и угрозовых факторов, что особенно важно в условиях появления новых рисков, обусловленных развитием квантовых вычислений.
Бесплатно
Синтез метода скрытого самонаведения пары перехватчиков на воздушную цель
Статья научная
В данной статье на основе концепции обратных задач динамики приведён синтез метода скрытого самонаведения пары перехватчиков в составе атакующего истребителя и беспилотного летательного аппарата - постановщика активных помех на воздушную цель. Решение данной задачи обусловлено, с одной стороны, требованием повышения эффективности радиоэлектронного подавления бортовых радиолокационных систем противника в интересах обеспечения скрытого самонаведения перехватчика на него, с другой стороны, возникновением непреднамеренных помех на входе приёмника «своей» бортовой радиолокационной системы, приводящих к снижению эффективности её работы, при работе станции активных помех на излучение. Снижение уровня непреднамеренных помех достигается при реализации приведённого метода за счёт управления пространственным положением беспилотного летательного аппарата-постановщика активных помех относительно атакующего истребителя. Кроме того, в статье приведены результаты моделирования процесса наведения пары перехватчиков на воздушную цель, которые свидетельствуют, во-первых, о возможности реализации данного метода, во-вторых, о его эффективности.
Бесплатно
