Информатика и вычислительная техника. Рубрика в журнале - Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Компьютерные технологии, управление, радиоэлектроника
Проблемы формирования обучающей выборки в задачах машинного обучения
Статья научная
Правильное формирование обучающей выборки часто имеет решающее значение в задачах машинного обучения, что признаётся большинством специалистов в данной области. Зачастую решение задач машинного обучения сводится к грамотному формированию обучающей выборки. Несмотря на это, в современной литературе по машинному обучению вопросам формирования обучающей выборки почти не уделяется внимание, теоретическая база практически отсутствует. В настоящей статье постараемся исправить данный недостаток. В статье исследуются возможные проблемы и ошибки при формировании обучающей выборки, обобщается опыт авторов в решении задач машинного обучения, предлагаются теоретические модели для описания явлений, связанных с формированием множества обучающих данных, приводятся методы улучшения обучающей выборки. Даются практические рекомендации на основе разработанных теоретических моделей. В конце статьи представлены результаты экспериментов, демонстрирующие некоторые из проблем формирования обучающей выборки и методы их решения на примере задачи обучения деревьев решений.
Бесплатно
Статья научная
Спектроскопия среднего инфракрасного диапазона с преобразованием Фурье представляет собой быстрый и дешевый способ анализа проб коровьего молока для определения содержания жира, белка, лактозы и других количественных и качественных показателей молока. Современные инструменты анализа данных позволяют выявить наиболее значимые зависимости между различными парами количественных и качественных признаков состава молока. Цель исследования. Выполнить прогнозирование ряда ключевых признаков состава молока коров с использованием данных инфракрасной спектроскопии для изучения точности разработанной математической модели. Методы. Работу проводили в зимний период 2022 года на базе экспериментального стада голштинизированного черно-пестрого скота (Краснодарский край). Анализ компонентов молока осуществляли с использованием автоматического анализатора MilkoScan (FOSS) с применением метода инфракрасной спектроскопии путем выгрузки полученных спектров при анализе состава сырого молока. Исследованы 23 показателя количественного состава молока: массовая доля жира, белка (истинного и общего), лактозы, СОМО (сухого обезжиренного молочного остатка), сухого вещества, казеина, следы ацетона и бета-гидроксибутирата, мочевина, точка замерзания, кислотность молока, миристиновая, пальмитиновая, стеариновая, олеиновая жирные кислоты (ЖК), длинноцепочечные ЖК, среднецепочечные ЖК, короткоцепочечные ЖК, мононенасыщенные и полиненасыщенные ЖК, насыщенные ЖК, трансизомеры жирных кислот. Рассмотрены методы на основе линейной регрессии (Linear Regression), подходы к регуляризации модели линейной регрессии (Ridge, Lasso и ElasticNet), а также полиномиальная регрессия, метод частичной регрессии (PLSRegression) и метод Байесовской регрессии для задачи прогнозирования ключевых признаков состава молока. Реализован метод снижения размерности данных инфракрасной спектроскопии на основе алгоритма случайного перебора считывания по длине окна и выделены наиболее значимые признаки. Результаты. Разработаны модели прогнозирования шести основных показателей качества молока - массовая доля жира ('Fat'), массовая доля казеина ('Cas.B'), жирных кислот - миристиновой ('C14:0') и олеиновой ('C18:1'), мононенасыщенных ('MUFA') и полиненасыщенные жирных кислот ('PUFA') - со средней абсолютной ошибкой, не превышающей 0,016. Заключение. Результаты, полученные в ходе проведенного исследования, позволят в дальнейшем улучшить предиктивную способность уравнения для определения качества, состава молока по новым селекционным признакам молочной продуктивности, снизить издержки анализа и проводить контроль за состоянием здоровья животных на ранних стадиях.
Бесплатно
Прогнозная модель процесса флокуляции на основе нейронной сети
Статья научная
Обоснована задача построения прогнозной модели процесса флокуляции калийной руды. Показано, что результаты расчетов по традиционным моделям неудовлетворительно воспроизводят экспериментальные данные, а применение регрессионно-дифференциальной модели вызывает затруднения в объяснении ее коэффициентов. Предложено для моделирования процесса использовать нейронную сеть. Обоснованы выбор алгоритма обратного распространения для обучения сети и сигмоидальной активационной функции. Использована программная система реализации нейронных сетей на основе библиотеки FANN. На основании пяти экспериментов произведено обучение сети. Оценены статистические показатели нейронной сети данной структуры. Тестирование по данным шестого эксперимента показало удовлетворительное качество модели. Изучены вопросы рациональной организации обучения и тестирования нейронной сети для моделирования процесса флокуляции. В итоге показана возможность использования нейронных сетей для моделирования процесса флокуляции в конкретном оборудовании.
Бесплатно
Статья научная
Статья посвящена проблеме прогнозирования эволюции термокарстовых озер в зонах мерзлоты как интенсивных источников природной эмиссии парниковых газов в атмосферу на арктических территориях. Цель работы. Целью работы является рассмотрение вопросов создания программно-алгоритмического комплекса прогнозирования пространственно-временной динамики озер Российской Арктики на основе методов и алгоритмов рандомизированного машинного обучения.
Бесплатно
Статья научная
Представлен программный комплекс для исследования области устойчивости численного решения тестового неклассического интегрального уравнения типа Вольтерра, возникающего при моделировании развивающихся систем. Предполагается, что элементы системы разбиты на несколько возрастных групп, каждая из которых действует с определенной эффективностью. Баланс между задаваемым уровнем развития системы и количеством осуществляющих его элементов, описывается неклассическим уравнением Вольтерра I рода c переменными пределами интегрирования. Первая часть программы содержит численное решение тестового уравнения модифицированными методами левых и средних прямоугольников. Во второй части ведется поиск величины априорной оценки границы временного отрезка, на котором погрешность численного решения не превосходит заданный порог.
Бесплатно
Статья научная
Наблюдающийся в последние десятилетия рост среднего возраста основного оборудования электроэнергетической системы России в сочетании с процессами инфляции приводит к необходимости разработки стратегий реконструкции, модернизации и вводов новых мощностей. В связи с этим рассматривается задача оптимального управления возрастной структурой оборудования электростанций. Задача поставлена на основе интегральной модели развития крупной электроэнергетической системы. Модель учитывает возрастную структуру оборудования электростанций за счет выделения нескольких возрастных групп оборудования с различающимися показателями эффективности их функционирования. При этом генерирующее оборудование делится на несколько типов по видам используемых энергоресурсов. Математическая модель представляет собой систему интегральных уравнений типа Вольтерра с переменными нижними и верхними пределами интегрирования, описывающую баланс между задаваемым уровнем потребности в электроэнергии, вводом нового и выводом из эксплуатации старого оборудования, а также доли разных типов электростанций в общем составе оборудования электроэнергетической системы. Критерием оптимальности в задаче служит функционал, отражающий затраты на ввод новых и эксплуатацию генерирующих мощностей. Спецификой задачи является нелинейное вхождение управляющих параметров как в целевой функционал, так и в ограничения. Существование и качественное поведение решений таких задач требуют специального анализа, поскольку общей теории не существует. В работе представлен программный комплекс для решения задачи оптимального управления возрастной структурой основного оборудования электростанций. Алгоритм включает численное решение системы неклассических интегральных уравнений Вольтерра I рода с использованием модифицированных методов квадратур правых и средних прямоугольников. Предложен способ учета ограничений на вводимые мощности. Приводятся численные расчеты для решения задачи применительно к Единой электроэнергетической системе России на перспективу до 2050 года на реальных данных. С помощью разработанного программного комплекса можно решать задачи оптимального управления возрастной структурой оборудования электростанций для различных вариаций экономических показателей.
Бесплатно
Статья научная
Рассматривается вычислительный алгоритм решения обратной задачи рентгеновской томографии по реконструкции внутренней структуры микрообъектов в ближнем зоне Френеля с применением голографических методов визуализации объемных изображений. Голографические методы не дают прямого решения задачи по реконструкции внутренней структуры объекта. Они могут только решить задачу объемного отображения некоторой поверхности объекта. Однако, используя данные по поглощению рентгеновского излучения объекта и фазоконтрастных голографических сигналов в ближней зоне Френеля, показана возможность получения объемного голографического изображения внутренних слоев объекта. Решение этой сложной задачи потребовало использование трeхмерного (3D) преобразования Радона внутренней функции объекта и двухмерного (2D) преобразования Радона фазоконтрастной голографической проекции. Был получен алгоритм реконструкции фазоконтастных томографических изображений внутренней структуры объекта и на основании его разработан вычислительный алгоритм для практической реконструкции объемных томографических изображений внутренней структуры микрообъектов. Результаты исследований были подтверждены математическим моделированием алгоритма реконструкции объемных изображений. Для чего, была разработана математическая модель тестового фантома и для него смоделированы фазоконтрастные проекции с последующей реконструкцией по ним фазоконтрастных томографических изображений томографическими методами с использованием разработанного авторами программного реконструктора. Разработан компактный алгоритм реконструкции фазоконтрастных томографических изображений для экспериментальных установок по исследованию малоразмерных биологических объектов, когда для получения фазоконтрастных проекций осуществляется два массива измерений: измерения яркости от объекта на детекторе в ближней зоне Френеля и измерения от объекта на детекторе в зоне поглощения. Практическое применение разработанного подхода в получении фазоконтрастных томографических изображений томографическими методами может найти для исследования микрообъектов, где требуется высокое разрешение на изображении, чем при применении классических методов КТ.
Бесплатно
Статья научная
Для моделирования сложных стохастических процессов функционирования современных многопользовательских информационно-коммуникационных систем достаточно эффективно применяются динамические байесовские сети. Динамические байесовские сети представляют собой графические вероятностные модели, отражающие топологию и стохастические причинно-следственные связи между элементами моделируемых процессов обработки информации. Построение топологии динамических байесовских сетей, адекватно отражающей вероятностные и функциональные связи между элементами процессов, является ключевым фактором успеха при моделировании с помощью данного инструментального средства. Топология сетей, как правило, строится или экспертным путем, или на основании обучения. Механизмы обучения позволяют получить остовную структуру сети, а также определить условные связи и их направленность между отдельными вершинами сети. В статье рассмотрены вопросы применения математического аппарата проверки статистических гипотез о наличии зависимости между случайными величинами, опирающегося на статистические критерии Пирсона, Шварца, Акаике и Байеса - Дирихле. В отличие от статических байесовских сетей при определении структуры динамических байесовских сетей необходимо определять переменные и связи между ними не только внутри одного среза, но и между переменными различных срезов, которые реализуют транзитивные связи между временными этапами функционирования некоторого процесса или объекта. Построение структуры транзитивных связей между срезами является достаточно сложным и проблемным этапом почти всех существующих алгоритмов. В данной статье в рамках оптимизации алгоритмов построения динамических байесовских сетей с транзитивными связями между срезами представлен алгоритм обучения структуры динамической байесовской сети, базирующийся на методе Левенберга - Марквардта.
Бесплатно
Разработка инструментария управления жизненным циклом изделия с учетом его потенциалов
Статья научная
В статье приведены результаты исследований, а также изложены теоретические и математические модели систем управления жизненным циклом изделий авиационной промышленности с использованием теории потенциалов. Введена новая категория для управления жизненным циклом объекта - потенциал. Цель. Разработать инструментарий управления жизненным циклом на основе потенциалов объекта. В качестве объекта выбран узел авиационного двигателя. Методы. Основанием для формирования новых инструментов может быть ранее не отмечавшееся свойство объекта, проявляющееся как результат существенных трансформаций во внешней среде и содержащее новую информацию об объекте. Тенденция к развитию информационного обеспечения этапов жизненного цикла создает новые теории и подходы, среди которых представлена теория потенциалов. Предполагается, что разработанный инструментарий можно формализовать под все составные части авиационного двигателя на любом этапе жизненного цикла. Анализ накопленного потенциала связан с прошлыми изменениями. Отсчеты времени производятся против течения времени. Потенциал жизненного цикла вычисляется как накопленный потенциал всех потоков. Необходимым элементом является построение бизнес-модели процесса, включающей модель данных, модель организационной структуры подразделений, участвующих в технологическом процессе, и функциональную модель процесса. Результаты. Математическая модель управления жизненным циклом изделия разрабатывается с использованием следующих категорий: накопленный и прогнозные потенциалы. Потенциалы рассчитываются на основе исходных данных предприятия по объекту исследования. Накопленный потенциал учитывает материализацию прошлых потоков данных, поэтому анализ и моделирование увязаны с прошлыми изменениями. Смысл прогнозного потенциала заключается в определении рыночной стоимости будущих платежей. Предполагается, что в совокупности платежи определяют рыночную стоимость актива, связанного с ними. Заключение. Существующая структура организационных, функциональных элементов и элементов данных объекта достаточна для определения накопленного потенциала. Действительно, применительно к активам можно посчитать прогнозный и накопленный потенциал, где наблюдается четкая тенденция изменения потенциалов. Целесообразность вычисления потенциала вместо использования исходных данных вызвана большой адекватностью модели потенциала.
Бесплатно
Разработка искусственной нейронной сети для прогнозирования прихватов колонн бурильных труб
Статья научная
Прихват колонны бурильных труб является одним из самых тяжелых видов аварий в бурении нефтяных и газовых скважин и оказывает существенное влияние на эффективность процесса бурения и стоимость скважины. Прогнозирование прихвата на стадии проектирования и в процессе бурения скважин позволяет минимизировать риск возникновения прихвата за счет выбора оптимального способа предупреждения для конкретных геолого-технических условий. Статья посвящена разработке искусственной нейронной сети для прогнозирования прихвата колонны бурильных труб. Также приведен литературный обзор существующих методов прогнозирования прихватов. В качестве входных данных применяются важные и обобщающие факторы, влияющие на возникновение всех видов прихватов, что позволяет прогнозировать все виды прихватов колонн бурильных труб. С целью повышения восприимчивости входных данных к обучению нейронной сети производится преобразование элементов данных на субэлементы с последующей нормализацией. Экспериментальным методом выбирается тип и архитектура сети, а также ее гиперпараметры. Оценка качества работы сети производится методом кросс-валидация по k-блокам. Для нахождения оптимальной комбинации активационных функций с различными оптимизаторами проводятся экспериментальные исследования с дальнейшим анализом результатов. Эксперименты реализованы на языке программирования Python c пакетами библиотек KERAS, TensorFlow и Matplotlib, а также в облачной платформе Colaboratory от компании Google. Отличительной особенностью предлагаемого метода является то, что полученная модель прогнозирования легко может адаптироваться к новым данным, что часто происходит при бурении скважин на новых месторождениях.
Бесплатно
Статья научная
В представленной работе рассматривается программный комплекс для обеспечения мониторинга состояния следящего гидропривода с гидростатическими направляющими в составе диагностического вибростенда для цифровых трансформаторов. Срок службы цифровых измерительных трансформаторов составляет 25 лет, а межповерочный интервал - 8 лет. Для достижения таких высоких эксплуатационных характеристик необходимо проведение большого количества испытаний для подобных изделий. Одним из таких испытаний является испытание на вибростенде. Уникальность применяемого в диагностическом вибростенде гидропривода заключается в его длительном ресурсе работоспособности в эксплуатационных нагрузках (до 100 млн циклов). Такая надежность достигается за счет применения в конструкции гидропривода специальных гидростатических направляющих и требует наличия специального программного обеспечения. Создана архитектура программного комплекса для вибростенда. Для тестирования функционала пакета выполнено имитационное моделирование работы компонентов программного комплекса. Цель исследования: на основе анализа функционирования технологического оборудования и вариантов реализации управляющего программного обеспечения разработать архитектуру программного комплекса для реализации системы мониторинга состояния следящего гидропривода с гидростатическими направляющими в составе диагностического вибростенда для цифровых трансформаторов.
Бесплатно
Статья научная
Известно, что компании стараются сократить свои затраты на производство. Одним из эффективных способов сокращения затрат является автоматизация процессов. Например, замещение сотрудников различными роботами или информационными системами. Зачастую при строительстве или другом масштабном производстве требуется мониторинг работы сотрудников. В самом простом варианте мониторинг может осуществляться с помощью видеокамер и сотрудников, которые просматривают записи с этих камер. Это влечет за собой затраты на оплату труда сотрудников, налоги и другие отчисления. Изменить такой процесс мониторинга можно с помощью систем слежения за перемещением рабочих. Внедрив такую информационную систему в производство, можно сократить расходы, которые были описаны выше. На сегодняшний день алгоритмы машинного обучения и компьютерного зрения довольно сильно развились и позволяют реализовывать такие системы слежения. Существуют уже готовые варианты систем слежения на базе алгоритмов компьютерного зрения, но они имеют высокую стоимость, что подходит только для крупных производств. Другим вариантом является разработка собственной системы слежения, которая будет учитывать специфику организации, в которой планируется ее внедрение. Цель исследования: рассмотреть технологии, с помощью которых можно построить систему слежения, и предложить реализацию системы слежения за рабочими с применением алгоритмов машинного обучения и нейронных сетей. Материалы и методы. Рассматриваются существующие решения систем мониторинга на базе технологий RFID, компьютерного зрения, GPS и датчиков движения. Приводятся их плюсы и минусы. Рассматриваются существующие способы для детекции движения с использованием компьютерного зрения. Приводится обзор существующих алгоритмов для обнаружения рабочего в специализированном костюме. Рассматривается алгоритм YOLOv5, который состоит из backbone, neck и head. Результаты. В статье авторами приводится описание рассматриваемых алгоритмов машинного обучения, компьютерного зрения и нейронных сетей. Предлагается реализация системы мониторинга за рабочими. Дается описание модулей, из которых состоит система слежения, приводится схема взаимодействия модулей. Описывается разработка алгоритма детекции движения и алгоритма определения рабочего в специальной форме.
Бесплатно
Разработка системы поддержки принятия решений для повышения продуктивности молочного животноводства
Статья научная
Введение. Важнейшей тенденцией современного глобального развития является переход к новым, умным технологиям, основанным на оперативной обработке большого количества данных при помощи современных математических методов, осуществляемый с применением новейших средств коммуникации и информационных технологий. Подобная тенденция прослеживается в большинстве сфер человеческой деятельности, в том числе и в молочном производстве - важнейшей отрасли сельского хозяйства. Цель работы - разработка системы поддержки принятия решений для повышения продуктивности молочного животноводства. Материалы и методы. В качестве базы исследования использованы труды различных авторов по вопросам исследования критериев, оказывающих ключевое влияние на продуктивность животноводства, на основе чего определена взаимозависимость между факторами, обеспечивающими продуктивность молочного животноводства, а также исследована возможность управления продуктивностью молочного животноводства посредством изменения кормового рациона животных. Важное место отведено оценке микроэлементного статуса животных, которая является индикатором продуктивности животноводства. Результаты. В рамках исследования построены модели зависимости продуктивности молочного животноводства от кормовой базы, которая, в свою очередь, зависит от урожайности кормовых культур. Построенные модели позволили выявить возможности управляющего воздействия на урожайность кормовых культур посредством внесения удобрений и общую производительность молочного животноводства посредством регулирования рациона кормовыми добавками. При этом в работе в качестве индикатора состояния системы использован микроэлементный статус, который может быть измерен как у кормовой базы, так и у животных. Отслеживание изменений в элементном статусе позволяет оперативно реагировать на изменение условий и корректировать кормовую базу для оптимизации молочного производства. Заключение. Выявленные зависимости позволили разработать систему поддержки принятия решения для повышения продуктивности молочного животноводства, включающую в себя модули оценки урожайности и производительности, а также алгоритмы их корректировки.
Бесплатно
Статья научная
В представленной работе рассматривается вариант реализации цифрового двойника системы управления испытательного стенда для цифровых измерительных трансформаторов средствами универсальной SCADA-системы. Основой конструкции испытательного стенда является следящий гидропривод с гидростатическими направляющими. Цифровые измерительные трансформаторы должны иметь срок службы не менее 25 лет, межповерочный интервал - 8 лет и более. Для достижения таких высоких эксплуатационных характеристик необходимо проведение большого количества испытаний для подобных изделий. В частности, для проверки надежности работы этого класса устройств необходимо проведение испытаний на диагностическом вибростенде. Задача создания испытательных стендов на основе следящего гидропривода с гидростатическими направляющими является актуальной научно-технической задачей. Разработана архитектура цифрового двойника системы управления испытательного стенда. Для тестирования функционала приложения выполнено имитационное моделирование работы цифрового двойника системы управления испытательного стенда для цифровых измерительных трансформаторов. Цель исследования: на основе анализа режимов работы испытательного стенда и вариантов реализации цифровых двойников разработать прототип системы управления испытательного стенда для цифровых измерительных трансформаторов средствами универсальной SCADA-системы.
Бесплатно
Статья научная
В статье приводится результат эксперимента по применению трансферного обучения с помощью сверточной нейронной сети Visual Geometry Group with 16 layers (VGG-16) применительно к задаче распознавания пыльцевых зерен на изображениях. Анализ информационно-теоретической базы по применению алгоритмов машинного обучения к задаче классификации пыльцевых зерен за последние несколько лет показал необходимость разработки (применения) нового метода к распознаванию изображений пыльцевых зерен, полученных с помощью оптического микроскопа. В настоящее время автоматическая классификация для идентификации пыльцы становится очень активной областью исследований. В статье обоснована задача автоматизации классификации пыльцевых зерен. Целью исследования является анализ эффективности и точности классификации микроскопических изображений пыльцевых зерен с помощью трансферного обучения сверточной нейронной сети VGG-16. Трансферное обучение было выполнено с помощью нейронной сети VGG-16, имеющей 13 сверточных слоев, группируемых в 5 блоков с пулингом и 3 сглаживающих слоя на выходе. Поскольку применяется трансферное обучение, то количество эпох обучения можно выбрать небольшим. У данной сети меняются только сглаживающие выходные слои, а извлечение признаков осуществляется с весами классической модели. Поэтому было выбрано использовать 10 эпох обучения. Другие гиперпараметры - регуляризация Drop Out с вероятностью 50 %, метод оптимизации - ADAM, функция активации - sigmoid, функция потерь - кросс-энтропия, размер батча - 32 изображения. В результате за счет настройки гиперпараметров модели и использования аугментаций удалось достичь доли верных распознаваний порядка 80 %. При этом в связи с разным количеством обучающих примеров частные характеристики по классам несколько отличаются. Так, максимальные точность и полнота достигают 94 и 83 % соответственно для типа Одуванчик. В будущем планируются исследования для применения аугментации в качестве предобработки для создания сбалансированной выборки. За счет применения сверточной нейронной сети VGG-16 к задаче распознаваний изображений пыльцевых зерен были достигнуты высокие показатели точности и эффективности метода.
Бесплатно
Ретроспектива развития веб-технологий в создании корпоративных информационных систем
Статья научная
Введение. Первые упоминания о корпоративных информационных системах появились в 60-х гг. XX в. Со временем эти системы развивались, становились более сложными, но при этом позволяли решать широкий круг задач. Начиная с 90-х гг. XX в. стали активно развиваться веб-технологии. Естественным образом они нашли свое применение и при разработке корпоративных информационных систем различного назначения. Цель исследования. Описание основных этапов развития веб-технологий, начиная от появления языка гипертекстовой разметки до современных одностраничных веб-приложений, а также их влияния на подходы к созданию корпоративных информационных систем. Выявление перспективных направлений развития решений на базе веб-технологий, которые могут успешно использоваться при построении корпоративных информационных систем. Материалы и методы. Рассматриваются современные веб-технологии, анализируется процесс их развития от этапа появления до настоящего времени, рассматриваются примеры инструментов, которые были признаны устаревшими, и причины невозможности дальнейшего развития этих технологий. Результаты. В статье приводится история появления различных технологий, описывается их влияние на подходы к реализации корпоративных систем, а также приводится способ перехода от настольной версии системы к ее онлайн-версии. В том числе дается оценка перспективности отдельных технологических направлений, которые имеют хорошие шансы успешно развиваться в дальнейшем. Дается оценка растущей сложности веб-приложений, их сращивания с подходами и инструментами разработки серверной части. Выявляется актуальность разработчиков программного обеспечения, которые могут разрабатывать как серверную, так и клиентскую часть приложения.
Бесплатно
Решение задачи распределения ресурсов дискретного типа методами линейного программирования
Статья научная
Введение. При планировании проектов, комплексов работ часто приходится решать задачи распределительного типа, связанные с оптимальным распределением ресурсов. Существующие методы решения подобных задач предполагают наличие аналитической зависимости непрерывного типа между объемами распределяемого ресурса и показателями эффективности. Однако оптимизационные задачи становятся не применимыми, когда ресурс дискретный и зависимости задаются табличными способами. Цель исследования. Разработать математическую модель решения задачи оптимального распределения ресурсов дискретного типа с таблично заданными критериями оптимальности методами линейного программирования. Описать методику численного решения задачи с использованием вычислительной техники. Материалы и методы. Решить поставленную задачу удается путем формирования аналитической зависимости кусочно-непрерывного типа между объемом распределенного ресурса и критерием оптимальности. Это позволяет сформулировать оптимизационную задачу, решаемую методами математического программирования. Построить аналитическую целевую функцию удается с помощью введения дополнительных параметров и ограничений. Численное решение задачи можно получить как с помощью математических пакетов прикладных программ, таких как, например, Mathcad, так и с использованием систем программирования. В работе описана методика решения задачи в среде MS Excel с использованием надстройки «Поиск решений». Результаты. Разработана математическая модель решения дискретной распределительной задачи для критерия оптимальности, заданного таблично, методами целочисленного линейного программирования. Описана методика численного решения в среде MS Excel. Заключение. Ранее подобные задачи решались методами динамического программирования, что более затруднительно в вычислительном плане. Проведенные вычислительные эксперименты показали высокую точность вычислений по модели и устойчивость к изменению исходных данных.
Бесплатно
Статья научная
На текущий момент существует множество программных продуктов или пакетов с открытым исходным кодом, и их количество с каждым днем увеличивается. Из этого можно сделать вывод о том, что публикация исходного кода становится все более и более популярным веянием в мире разработки программного обеспечения. Особое внимание при публикации исходного кода программного решения или пакета для его использования в сообществе разработчиков следует уделить типу лицензии - от этого зависит то, какие сценарии будут доступны для использования с применением опубликованного пакета или программного решения. Также необходимо составить полную и подробную документацию и определиться со способами продвижения публикуемого пакета в среде разработчиков. Цель исследования. Обосновать целесообразность и необходимость публикации программных продуктов, пакетов и библиотек для использования их другими разработчиками для построения собственных систем и сервисов. Привести описание основных типов лицензий открытого программного обеспечения, выявить их особенности и отличия, а также описать те ситуации, для которых тот или иной тип лицензии подходит в большей или меньшей степени. Обосновать необходимость написания документации. Описать способы продвижения и популяризации в сообществе разработчиков публикуемых программных продуктов, пакетов и библиотек. Материалы и методы. Рассматриваются официальные документы лицензий с описанием условий использования, воспроизведения и распространения. Анализируются основные пути и способы продвижения программных продуктов с открытым исходным кодом. Результаты. В статье автором обосновывается актуальность публикации и использования исходного кода разработанного программного продукта, пакета или библиотеки. Описываются основные положения наиболее распространенных типов лицензий. Также приводятся советы по выбору типа лицензии при публикации исходного кода для свободного использования. Обосновывается необходимость написания документации по публикуемому программному продукту. Описываются некоторые способы для продвижения опубликованных пакетов, например, такие как грамотный выбор имени, выступление на конференциях или публикация статьей с примерами использования.
Бесплатно
Статья научная
В условиях роста объема открытого образовательного контента, повышения требований к профессиональному образованию со стороны рынка труда, развития концепции обучения в течение всей жизни (Lifelong Learning) сегодня крайне актуальной является задача регулярного обновления содержания образовательных программ и отдельных дисциплин. В статье рассматривается метод семантического поиска образовательного контента под заданные требования рынка труда, определяемые профессиональными стандартами. В отличие от традиционных подходов сопоставления и анализа содержания образовательных программ, основанных на онтологических моделях и правилах, предлагается использовать подход к распределенному представлению слов (word embeddings) с помощью известных нейросетевых моделей языка word2vec и fastText. В качестве исходных запросов выступают фрагменты профессиональных стандартов - конкретные требования к знаниям, умениям и описания трудовых действий и трудовых функций, а в качестве искомых документов - описания учебных дисциплин и онлайн-курсов, включающие аннотацию, результаты обучения, структуру и содержание основных тем. Приводятся данные экспертной оценки качества ранжирования по метрике NDCG (Normalized Discounted Cumulative Gain) и точности семантического поиска по метрике MAP (Mean Average Precision) на представительном корпусе программ учебных дисциплин вузов по ИТ-направлениям и массовых открытых онлайн-курсов. Лучшие результаты для поиска показывают модели word2vec и fastText, обучаемые без учителя на больших специально подготовленных корпусах текстов программ учебных дисциплин и описаний онлайн-курсов. Для перехода от векторов слов к векторам текстов исследуются разные способы усреднения векторов слов, полученных от нейросетевых моделей, в сочетании с векторной моделью TF-IDF.
Бесплатно
Статья научная
Рассматриваются принципы организации применения цифрового моделирования на основе интеграции 1D-, 2D-, 3D-, 4D-методов. Показано, что применение перспективных направлений развития информационных систем цифрового моделирования ПП и их интеграция с системами автоматизированного проектирования и управления производством позволяет повысить эффективность работы сотрудников промышленного предприятия за счет создания единой системы хранения и управления данными о продукции и ресурсах предприятия в течение их жизненных циклов, уменьшить затраты и упущенную предприятием прибыль из-за неэффективного использования информации, повысить производительность труда конечных пользователей информационных систем и др. Определяются системные требования и необходимые профессиональные компетенции специалистов для организационно-функциональной деятельности в области цифрового моделирования ПП. Определяется организация базовой кафедры информационных технологий (ИТ) вуза на базе машиностроительного предприятия как необходимое условие для формирования и поддержания указанных компетенций в актуализированном состоянии. Отмечается, что базовая кафедра ИТ позволит формировать набор компетенций у студентов, необходимых для машиностроительного предприятия. Результаты работы могут быть использованы при подготовке специалистов по ИТ и при организации базовых кафедр на машиностроительных предприятиях.
Бесплатно
