Труды Московского физико-технического института @trudy-mipt
Статьи журнала - Труды Московского физико-технического института
Все статьи: 1204
Оптимизация стохастического градиентного бустинга с помощью out-of-sample оценок качества
Статья научная
Стохастический градиентный бустинг (SGB) - это мощный метод ансамблевого обучения, широко используемый в различных приложениях машинного обучения. Он использует регуляризацию, отбрасывая подмножество данных на каждой итерации, что помогает предотвратить переобучение. Однако эти данные вне выборки (OOS), которые обычно остаются неиспользованными во время обучения модели, представляют собой нераскрытую возможность для повышения стабильности процесса обучения. В данной работе мы предлагаем новый подход, который использует OOS данные не только для оценки качества построенных деревьев решений, но и для целенаправленной оптимизации гиперпараметров. Оценивая корреляцию между фактическими и предсказанными значениями градиентов на OOS данных, мы выводим метрики, которые эффективно приближают производительность деревьев на невидимых тестовых данных. Наши эмпирические исследования, проведенные на коллекции реальных наборов данных размером до 100,000 примеров, демонстрируют эффективность этого метода. Результаты показывают последовательное снижение уровня ошибок с улучшениями до 2% по logloss по сравнению со стандартными реализациями SGB. Эти выводы подчеркивают потенциал настройки гиперпараметров на основе OOS данных не только для повышения точности модели, но и для предоставления вычислительно-эффективного пути к регуляризации в рамках градиентного бустинга.
Бесплатно
Оптимизация управления обогревом помещения
Статья научная
Рассматривается задача сокращения издержек при обогреве помещения в зимнее время года при двухтарифном учете электроэнергии. На основе принципа максимума Понтрягина предлагается метод оптимального управления электрическим конвектором для поддержания необходимой температуры.
Бесплатно
Оптимизация формы множества Парето в задачах многокритериального программирования
Статья научная
Рассматривается схема использования метода гладких штрафных функций для ис- следования зависимости решений задач многокритериальной оптимизации от пара- метров. Приводится описание алгоритмов, основанных на методе гладких штрафных функций, решения задачи оптимизации по параметрам уровня согласованности целе- вых функций и выбора соответствующей формы множества Парето.
Бесплатно
Оптимизация цепной линии и ее модификаций
Статья научная
В работе рассматриваются вопросы оптимизации обычной нерастяжимой цепной линии (ЦЛ) в однородном поле тяготения вблизи поверхности Земли, а также ее модификаций - растяжимой ЦЛ и ЦЛ в ньютоновом поле. В качестве критерия оптимизации выступает минимизация силы натяжения в точках подвеса ЦЛ, где она достигает своего наибольшего значения среди всех точек ЦЛ, и это обеспечивается путем выбора оптимальной длины ЦЛ. Для всех рассматриваемых вариантов на основе выражения для натяжения ЦЛ в указанных точках строится аналитическое решение оптимизационной задачи. В ходе ее решения можно получить достаточно несложные конечные выражения и дать наглядные графические иллюстрации. Кроме того, показано, что для модификаций ЦЛ в предельных случаях получаются решения, которые полностью согласуются с вариантом обычной ЦЛ. Полученные результаты представляют теоретический интерес и имеют важное практическое значение для проектировщиков и строителей линий электропередач (ЛЭП), канатных дорог в высокогорной местности, различных длинномерных тросовых конструкций и прочих цепных систем.
Бесплатно
Оптимизация частично-связных потоков в детерминированно-стохастической модели
Статья научная
Рассматривается модель многополосного частично связного движения, в которой скорость движения частиц представляет собой сумму детерминированной и стохастической составля- ющей. Решается задача максимизации средней скорости и интенсивности движения по па- раметрам, определяющим модель.
Бесплатно
Оптическая щель кремниевых нанокристаллов, легированных фосфором
Статья научная
Рассчитываются электронные и дырочные спектры, а также величина оптической щели кремниевых нанокристаллов, легированных фосфором, сформированных в мат- рице аморфного диоксида кремния. Рассматривается случай сильного однородного легирования нанокристаллов. Показано, что взаимодействие с короткодействующей составляющей поля примеси приводит к расщеплению уровня основного состояния в зоне проводимости на синглет, триплет и дублет, подобно тому, как это происхо- дит в объемном кремнии. В валентной зоне взаимодействие с примесью приводит только к общему сдвигу уровней. При этом величина оптической щели уменьшается с ростом концентрации примеси.
Бесплатно
Оптические моды в линейных массивах диэлектрических сферических частиц. Численное исследование
Статья
Бесплатно
Статья научная
Исследован новый тип болометров на основе структуры сверхпроводник- изолятор-нормальный металл-изолятор-сверхпроводник (СИНИС структура), в которой мостик из нормального металла подвешивается между двумя сверхпроводниковыми электродами. Отсутствие непосредственного контакта нормального металла (абсорбера) и подложки позволяет снизить утечки тепла в подложку. Исследованы болометры, интегрированные в двойную щелевую и в логопериодическую антенны, в терагерцовом диапазоне частот. В качестве сверхпроводника использовался алюминий, в качестве нормального металла исследованы различные материалы, такие как палладий, гафний, медь. Образцы измерены в криостате растворения в диапазоне температур 75-480 мК. Электрический отклик составил более 109 В/Вт при нагреве структуры постоянным током через дополнительную пару контактов в специальной структуре. Оптический отклик, измеренный на частоте 350 ГГц при температуре 100 мК, составил более 2➲108 В/Вт. Токовый отклик при той же мощности излучения составил 1,1➲104 А/Вт, квантовая эффективность достигает 15 электронов на квант.
Бесплатно
Статья научная
В работе методом оптического картирования было проведено исследование свойств спиральных волн, возникающих в возбудимой культуре клеток HL-1, трансфецированных светочувствительным ионным каналом ChR2-YFP. В результате с помощью модуляции возбудимости культуры светом удалось продемонстрировать индуцированное смещение центра спиральной волны и разрыв фронта спиральной волны с последующим образованием пары спиральных волн. Кроме того, с помощью стимуляции культуры внешними электрическими импульсами было показано вытеснение спиральных волн серией круговых волн большей частоты на границу образца. Этим же методом был продемонстрирован разрыв фронтов круговых волн на однородном участке монослоя клеток при превышении критической частоты.
Бесплатно
Опыт подготовки студентов в учебно-исследовательской лаборатории МФТИ-интел
Статья обзорная
Бесплатно
Оракульное неравенство для метода экспоненциального взвешивания упорядоченных оценок
Статья научная
Рассматривается задача восстановления неизвестного вектора по зашумленным наблюдениям при помощи упорядоченных линейных оценок. Основной целью является вывод оракульного неравенства, позволяющего контролировать риск оценки, полученной агрегацией упорядоченных оценок при использовании метода экспоненциального взвешивания. Предлагается новый метод получения оракульных неравенств, основанный на вероятностных свойствах несмещенной оценки риска. Показано, что экспоненциальное взвешивание позволяет улучшить оракульное неравенство Кнайпа [1].
Бесплатно
Организация обмена электронными документами для повышения качества образовательного процесса
Статья научная
В статье предлагается способ организации обмена электронными документами в высшем учебном заведении и рассматривается создание электронной системы свободного обмена информацией. В ходе работы были проанализированы возможные способы решения данной задачи, заданы критерии оценки результата, разработана архитектура системы и анализируются результаты внедрения.
Бесплатно
Осесимметричные винтовые течения идеальной жидкости
Статья научная
Рассмотрены винтовые (завихренность не равна нулю и параллельна скорости) осесимметричные стационарные течения идеальной несжимаемой жидкости. В известных решениях Громеки коэффициент, связывающий скорость и завихренность, является константой во всем поле течения. Найдены точные решения, описывающие винтовые течения с переменным коэффициентом, связывающим скорость и завихренность.
Бесплатно
Осесимметричные течения с прямой звуковой линией
Статья научная
Изучены всевозможные осесимметричные течения идеального (невязкого и нетеп- лопроводного) газа с прямой звуковой линией в осесимметричных соплах с круглыми и кольцевыми поперечными сечениями, а также разгон и торможение потоков при под- ходе к прямой звуковой линии или отходе от нее. Построены звуковые линии тока, в том числе начинающиеся в точке прямой звуковой линии на оси симметрии.
Бесплатно
Статья научная
В статье собраны вместе основные современные конструкции работы с алгоритмами (численными методами) решения задач выпуклой оптимизации. В частности, с помощью искусственного введения неточности в вычисление градиента, следуя Ю.Е. Нестерову, рассматривается «адаптивная игра на гладкости задачи», позволяющая использовать методы, настроенные на гладкие задачи для решения негладких задач; рассматривается конструкция рестартов, позволяющая получить из численного метода, ищущего решение задачи выпуклой оптимизации, метод, пригодный к использованию для задач сильно выпуклой оптимизации; рассматривается прием регуляризации, позволяющий сводить любую выпуклую задачу к сильно выпуклой. Все эти (и некоторые другие) конструкции (например, композитной оптимизации) описываются, исходя из одной общей линии - руководствуясь принципом «бритвы Оккама»: попытаться изложить современное состояние «оптимальных» численных методов выпуклой оптимизации в пространствах больших размеров (для детерминированных постановок: размерность пространства больше необходимого числа итераций). Статья написана по просьбам коллег и студентов, планирующих использовать собранные в статье конструкции в своей работе.
Бесплатно
Особенности взаимодействия микроволнового излучения с поверхностью летательного аппарата
Статья научная
Рассматривается ряд задач взаимодействия излучения с элементами конструкции летательного аппарата (ЛА) с учетом поляризационных эффектов. Исследуется так- же их влияние на параметры излучения стохастики микронеровностей отражающей поверхности с комплексным, в общем случае, коэффициентом преломления и модули- рование пространственно угловых зависимостей всех компонент оптического вектора Стокса колебаниями элементов конструкции ЛА.
Бесплатно
Особенности гексагональных клеточных автоматов на плоской поверхности для задач нанотехнологии
Статья научная
Приведены результаты вычислительных экспериментов в программе SoftCAM с клеточными автоматами тоталистичного типа на гексагональной сетке. Даны некоторые смысловые интерпретации в контексте нанотехнологий.
Бесплатно
Статья научная
Выполнены расчеты, моделирующие формирование фемтосекундных импульсов в кольцевом лазере при учете материальной дисперсии, частотной самомодуляции на керровской нелинейности, модуляции потерь в системе с керровской линзой и диафрагмой. В кольцевом лазере на основе широкополосной активной среды YAG:Cr4+ получена керровская синхронизация мод в двунаправленном режиме генерации. Определена оптимальная для генерации фемтосекундных импульсов дисперсия. Изучен вопрос об использовании кольцевого лазера с керровской синхронизацией мод в качестве датчика вращения.
Бесплатно