Архив рубрики: Выпуск №1(20)

СПОСОБ ПОВЫШЕНИЯ ИНФОРМАТИВНОСТИ ПЕРВИЧНОЙ ОБРАБОТКИ
РЕНТГЕНОГРАММ

УДК 007:681.518.2:615.47

Н. Н.Чернов, А. П.Самойленко, А. В.Прибыльский


Качественный анализ результатов медико-биологических исследований нередко чреват ошибками в принятии решений, поскольку связан с психофизиологическим состоянием клинициста-исследователя, особенностями его восприятия, условиями проведения медико-биологических исследований, качеством источника медико-биологической информации. Исследования, проведенные в статье, направлены на улучшение цифрового отображения медико-биологических данных с целью повышения их информативности. На основе исследования влияния пространственных преобразований, было установлено, что гиперболические преобразования позволяют выделить значимые фрагменты рентгенограммы для врача-диагноста, в частности лобные пазухи пациента. Данное преобразование может послужить в качестве базы для проведения сегментации изображения, повысит качество и точность проводимых исследований. Фильтрация в частотной области по приведенному алгоритму на конкретных примерах рентгенограмм показывает, что совместное использование фильтрации с усилением высоких частот и метода гистограммной экранизации превосходит любой результат, который можно было бы получить, применяя другие методы анализа. Доказано, что в результате применения фильтрации в частотной области на рентгенограмме четко выявлены костные структуры и другие детали, которые не видны в случае применения других методов обработки изображений.

Ключевые слова: цифровые изображения, обработка медицинских изображений, фильтрация, рентгенограмма.

Полный текст статьи:
ChernovSoavtori_1_1_18.pdf

МОДЕЛИРОВАНИЕ ОЦЕНКИ ЭФФЕКТИВНОСТИ ИНФОРМАТИЗАЦИИ
ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫХ ПРОЦЕССОВ В ВОЕННОМ ВУЗЕ

УДК 681.3

Э.А. Гальцева, И.Я. Львович


В данной статье рассматриваются проблемы, связанные с внедрением объектов информатизации в образовательные процессы военного вуза. В информатизации процессов обучения выделены определенные комплексные цели. Приведена IDEF0-диаграмма по выбору путей повышения эффективности процессов информатизации образования. Когда выбирается путь, первоначально необходимо оценить важность каждой комплексной цели для военного вуза при учете множества внешних факторов, которые определяют стратегию развития военного вуза. Дана шкала оценки того, как реализуются мероприятия, связанные с повышением эффективности процессов информатизации в образовании. Приведены рекомендации по принятию решений относительно значимости использования объектов информатизации в зависимости от используемых критериев. Дан алгоритм повышения эффективности процессов информатизации в образовании. Рассмотрен алгоритм, который связан с вычислением весовых коэффициентов по ожидаемым результатам внедрения объектов информатизации с учетом того, как они влияют на ожидаемые результаты обучения. Он базируется на методе главных компонент. Показано, каким образом проводится расчет вклада ожидаемых результатов информатизации в оценку обучения.

Ключевые слова: информатизация образования, военный вуз, эффективность.

Полный текст статьи:
Galtseva_1_1_18.pdf

АЛГОРИТМ ЭКСПЕРТНОГО ВЫБОРА В ЗАДАЧАХ МНОГОКРИТЕРИАЛЬНОЙ ОПТИМИЗАЦИИ СЛОЖНЫХ СИСТЕМ

УДК 519.688

Т.В. Курченкова


В статье рассматривается применение алгоритма экспертного выбора для решения задач многокритериальной оптимизации сложных систем. На итерациях алгоритма поиска эффективных решений задачи происходит формирование множества допустимых альтернатив, которое затем служит исходным для дальнейших операций выбора. Построение решения для задач многокритериальной оптимизации является трудоемким. Рассматриваемый класс подзадач относится к NP-полным. Поиск решения представляет итерационный процесс, на каждом шаге которого выполняется три этапа поиска. Они включают сужение исходного множества альтернатив решений различными известными методами. К таким методам относится генерация Парето-оптимального множества, на котором впоследствии применяется алгоритм экспертного выбора. Эксперты указывают предпочтения на множестве критериев поставленной задачи. Строится вектор весов критериев, который применяется для оценивания эффективности решений и сужения множества Парето. Привлечение экспертов на итерациях алгоритма достаточно трудоемкий процесс, поэтому необходимо формализовать правила, по которым определяется такая необходимость. Предлагается учитывать изменение значения отклонения оценок решений по функции максимального правдоподобия на итерациях. Предпочтения экспертов на итерациях алгоритма могут изменяться. При увеличении показателя отклонения оценок решений при поиске выше критического, задаваемого лицом, принимающим решения, предлагается привлекать экспертов к оцениванию важности критериев поставленной задачи. На первом шаге алгоритма такая необходимость также существует. Рассматривается задача планирования операций и показывается эффективность ее решения с использованием подхода, описываемого предложенным алгоритмом. Построены кривые зависимостей количества альтернатив с применением третьего этапа алгоритма и без его применения на этапах поиска. Сравнение этих кривых позволяет сделать вывод об эффективности использования алгоритма экспертного выбора на базе экстраполяции экспертных оценок по функции максимального правдоподобия для многокритериальной оптимизации сложных систем.

Ключевые слова: алгоритм экспертного выбора, многокритериальная оптимизация, планирование операций, сложные системы.

Полный текст статьи:
Kurchenkova_1_1_18.pdf

МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ УПРАВЛЕНИЯ ДИНАМИЧЕСКОЙ НЕЙРОННОЙ СЕТЬЮ С ЗАПАЗДЫВАНИЕМ

УДК 519.97, 519.6, 007.681.5

Е.А. Андреева, В.М. Цирулева


В настоящее время в мире активно развивается новая прикладная область математики, связанная с исследованием искусственных нейронных сетей. Интерес к ним вызван как теоретическими, так и прикладными достижениями: открылись возможности использования вычислений в сферах, до этого относящихся лишь к области человеческого интеллекта. Актуальность исследований в этом направлении подтверждается многочисленными примерами использования нейронных сетей в системах автоматизации [1], робототехнике процессов распознавания образов [2], адаптивном управлении [3], прогнозировании и создании экспертных систем [4], исследовании ассоциативной памяти [5] и др. В сложных практических задачах обученная нейронная сеть выступает как эксперт. Примером служит медицинская диагностика, где нейронная сеть может учитывать большое количество числовых параметров (электрические импульсы нервных клеток головного мозга и его отделов, фиксируемые с помощью энцефалограмм, давление, вес и т.д.). Целью работы является построение искусственной осцилляторной нейронной сети, которая может применяться при моделировании деятельности мозга: ассоциативной памяти и внимания. Модель формализуется, как многокритериальная задача оптимального управления с запаздывание. Целью управления нейронной сетью является ее обучение, которое включает в себя построение оптимального процесса, удовлетворяющего заданным критериям. Одним из критериев является терминальный критерий, определяющий состояние нейронной сети в конечный момент времени. Условия оптимальности в непрерывной модели получены с помощью принципа максимума для задач с запаздывающим аргументом [6],[7],[8]. Построена краевая задач принципа максимума [9]. Для получения условий оптимальности в дискретной модели, аппроксимирующей непрерывную, используются метод быстрого автоматического дифференцирования и численные методы решения экстремальных задач [9], [10],[11]. Приводятся результаты численного эксперимента.

Ключевые слова: оптимальное управление, осцилляторная нейронная сеть, ансамбль нейронов, математическая модель, многокритериальная задача, принцип максимума с запаздывающим аргументом, дискретная задача оптимального управления.

Полный текст статьи:
AndreevaTsiruleva_1_1_18.pdf

АНАЛИЗ РИСКОВ ПРИНЯТИЯ РЕШЕНИЯ ПРИ ОЦЕНКЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ТЕСТОВОГО
ДИАГНОСТИРОВАНИЯ ЭЛЕМЕНТОВ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ

УДК 004.05: 51-74

В.И. Фрейман


В статье решаются вопросы обработки и принятия решения по результатам тестового диагностирования элементов систем управления. Сформулирована проблема обеспечения качества процедур диагностирования, показана важность этапа дешифрации и оценки результатов контроля, определена цель работы. Предложена диагностическая модель проверки правильности функционирования, в которой атомарным объектом контроля является элементарная функция. Проанализированы основные положения математической статистики для оценки событий при принятии решения. Введены основные термины и условия для определения явления компенсации дифференциальных оценок интегральным результатом: положительная и отрицательная компенсация, «жесткое» и «мягкое» условия компенсации, пороговые значения принятия решения; приведены иллюстрирующие примеры. Показано, что из-за линейного формата выбранного критерия оценивания возникает риск ошибочного принятия решения из-за явления компенсации интегральным результатом дифференциальных составляющих. Предложена методика количественной оценки рисков для двоичной и многозначной шкалы оценивания. Выполнен анализ вероятностных характеристик явления компенсации для разных условий принятия решения. Даны практические рекомендации по учету последствий компенсации для двоичной и многозначной шкал оценивания и анализу рисков ошибочного принятия решения по результатам диагностирования элементов систем управления.

Ключевые слова: тестовое диагностирование, элементы, системы управления, риск, компенсация, принятие решения, вероятностные характеристики.

Полный текст статьи:
Freyman_1_1_18.pdf

К ВОПРОСУ МОДЕЛИРОВАНИЯ ОТСЕКОВ ДВУМЕРНЫХ ОБВОДОВ С ЗАРАНЕЕ ЗАДАННЫМ ПОРЯДКОМ СОПРИКОСНОВЕНИЯ

УДК 513.628

E.Ю. Косякова


Аппарат нелинейных преобразований наиболее приемлем для конструирования поверхностей, отсеками которых аппроксимируются сложные технические поверхности. Он позволяет не только получать поверхности в виде непрерывного каркаса линий, выводить их уравнения, но и варьировать их параметрами, прогнозировать свойства, управлять формой моделируемой поверхности. Свойства конструируемых поверхностей, полученных посредством алгебраических преобразований, определяются их плоскостными моделями – взаимно однозначными соответствиями, свойства которых, в свою очередь, зависят от характеристик оригинала, взаимного положения в пространстве и используемого вида отображения на плоскость. В статье рассматриваются закономерности, связывающие свойства составных моделей двумерных обводов со свойствами и взаимным положением их оригиналов, требований, накладываемых на аппараты проецирования. Посредством стереографических проецирований двух пересекающихся квадрик на плоскости проекций получены их модели в виде центральных преобразований с общим центром. Построение моделей отсеков поверхности при различных вариантах взаимного положения их оригиналов показало, что линии пересечения моделируется проекциями линий, соответственным одновременно в двух центральных преобразованиях с общим центром. При этом преобразования приобретают такие свойства, как совпадение некоторых пар принципиальных линий, соприкосновение их инвариатных кривых, появление общих слабоинвариантных линий. Исследование взаимного положения двух данных поверхностей на особенности и характеристики их моделей, получаемых по схеме метода двух изображений, является необходимым этапом для разработки алгоритмов моделирования поверхностей в виде двумерных обводов различных порядков гладкости. Материалы статьи представляют практическую ценность специалистам, занимающимся проектированием сложных криволинейных форм.

Ключевые слова: стереографическое проецирование, нелинейные преобразования, центр преобразования, инвариантная кривая, фундаментальная система, образ, коника, квадрика.

Полный текст статьи:
Kosyakova_1_1_18.pdf

ОПТИМИЗАЦИЯ ПРОЦЕССА УПРАВЛЕНИЯ ДИНАМИКОЙ НЕЛИНЕЙНОЙ СИСТЕМЫ И ЕЁ ЧИСЛЕННАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ

УДК 330.42

В.Г. Шабанова,Т.Ф. Мамедова,О.Е. Каледин


В данной статье представлены результаты исследования на устойчивость по части переменных численного решения системы методом асимптотической эквивалентности. Он реализуется на теории характеристических показателей, вытекающих из метода исследования устойчивости Ляпунова. При помощи математических преобразований системы упрощаются, и появляется способность их «взаимотрансформации» на основе асимптотической эквивалентности. Свойства решений таких уравнения известны, при этом целевая функция является достаточно малой в исследуемой области. Однако «малость» в каждой конкретной задаче индивидуальна, что влияет на вид эквивалентных уравнений. В случае параметрической оптимизации критериев «малость» приобретает механизм наследования некоторых важных свойств решений сравнительных и асимптотических уравнений. В качестве объекта исследования динамики нелинейных процессов использовалась экономико-математическая модель, отражающая многоуровневую структуру агропромышленного комплекса (АПК). Последний состоит из отрасли производящей средства производства для всех звеньев АПК, сельского хозяйства, осуществляющего производство продовольствия и сельскохозяйственного сырья. Матрица исходных значений для численной реализации формировалась на основе реальных статистических данных отраслевых предприятий за определенный период, который формируется из равных временных интервалов. Результатом статистической обработки данных является функция, отражающая текущее финансово-экономическое положение предприятия. Её параметрический анализ даёт возможность построения долговременного прогноза на будущий период хозяйственной деятельности предприятия. При этом, необходим учёт внешних факторов финансовой политики организации, дающего возможность руководителю повлиять на количественные и качественные экономические показатели предприятия, выбрав наиболее перспективные пути развития.

Ключевые слова: oптимизация управляющих факторов, основные производственные фонды, трехсекторная модель экономического роста, нелинейная динамическая система, стабильность процесса, асимптотическая эквивалентность, агропромышленный комплекс.

Полный текст статьи:
ShabanovaSoavtori_1_1_18.pdf

РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ ПОСТАНОВКИ ЗАДАЧИ ВЫБОРА УПРАВЛЕНЧЕСКОГО РЕШЕНИЯ НА ОСНОВЕ ОПТИМИЗАЦИОННОГО ПОДХОДА

УДК 681.3

А.А. Жилина,В.Н. Кострова,Ю.П. Преображенский


В данной работе проведен анализ общей постановки оптимизационной задачи, связанной с выбором управленческих решений. Проведена разработка методики, позволяющей проводить статический анализ организационной структуры предприятия с привлечением графового подхода и метода структурных матриц. Граф, описывающий информационные связи, представляется при помощи матрицы смежности. В методике выделяются несколько этапов: определение вектора состояния в системе, определяются выходы в каждом структурном подразделении; затем выявляются взаимосвязи, которые есть среди подсистем; дальнейший анализ системы определяется тем, какая существует детализация по направлениям работы каждой из подсистем. В качестве основных выбирались три вида характеристик в организационной системе: задачи, исполняемые в каждом из подразделений; связи, которые возникают между задачами и имеют разную интенсивность; причины, которые вызвали определенный тип связей. Построена матрица, в которой содержатся характеристики связей среди поименованных задач, исполняемых в отделах организационной структуры. Показано, каким образом задача линейного программирования решается на основе приближенного способа. Отмечается, что рассмотренный приближенный метод довольно легко реализовать. Получен оптимальный план задачи, при этом нет лимита по корпоративным ресурсам.

Ключевые слова: организация, управление, оптимизация, структура, графовый подход.

Полный текст статьи:
ZhilinaKostrovaPreobrazhenskiy_1_1_18.pdf

ИССЛЕДОВАНИЕ ВОЗМОЖНОСТЕЙ УСКОРЕНИЯ АЛГОРИТМОВ
ПАРАЛЛЕЛЬНОЙ СОРТИРОВКИ RADIX НА GPGPU

УДК 004.424.5.032.24

Г.В. Воронцов, А.П. Преображенский , О.Н. Чопоров


В данной работе проводится анализ алгоритма параллельной сортировки RADIX на графических процессорах (GPGPU). Вначале рассматривается наивный алгоритм поразрядной сортировки. При этом используются два вида поразрядной сортировки — по младшим и старшим разрядам. Приведен пример их использования. С тем, чтобы увеличить производительность алгоритма поразрядной сортировки предлагается использовать параллельное решение, хотя при этом возникают дополнительные проблемы, требующие своего решения. Анализируются возможные подходы по распараллеливанию, предложенные различными авторами. В рассматриваемом алгоритме данные хранятся в памяти графического процессора, и сортировка выполняется непосредственно на GPU. Этот алгоритм параллельной Radix сортировки состоит из 3-х подсистем: подсчет двоичных комбинаций в текущем разряде, префикс суммирование, окончательное соответствие ключей с вычисленными позициями. Первым шагом алгоритма является процесс подсчета частоты каждого элемента в последовательности. Для осуществления этого параллельным образом происходит разделение входного массива на блоки. Далее вычисляется локальная частота всех возможных элементов для каждого блока. Затем для каждой маски проводится префиксное суммирование. На следующем шаге получаются из локальных списков частот глобальные. Приведены результаты моделирования, продемонстрировавшие увеличение в несколько раз быстродействие предлагаемого алгоритма по сравнению с известными.

Ключевые слова: параллельная сортировка, алгоритм, данные, процессор.

Полный текст статьи:
VoronzovSoavtori_1_1_18.pdf

ОПТИМИЗАЦИОННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ СПЕЦИАЛИСТОВ ПО ИНФОРМАЦИОННЫМ СИСТЕМАМ АЭРОПОРТОВ

УДК 336.767

А.С. Борзова


Работа посвящена моделированию профессиональной деятельности специалистов по информационным системам аэропортов. Указаны общие и профессиональные компетенции, которыми должны обладать специалисты, связанные с информационными системами аэропортов. Отмечается, что информационные системы могут быть двух типов: информационно-справочные (пассивные), и информационно-советующие (активные). Приведена модель компетенций специалиста по информационным системам аэропортов. Приведена последовательность изучения дисциплин при подготовке специалистов по информационным системам аэропортов. Даны виды профессиональной деятельности специалистов, связанных с информационными системами аэропортов. Для каждого вида деятельности поставлены в соответствие трудовые функции. Для каждого вида деятельности поставлены в соответствие модели профессиональной деятельности. Указанные в образовательном стандарте компетенции согласно видам деятельности, распределяются определенным образом. Сформировано нумерационное множество моделей профессиональной деятельности. Получены редуцированные множества моделей для соответствующего вида деятельности, в которые вошли соответствующие модели подготовки специалиста. Продемонстрировано, каким образом модели распределились между образовательными ресурсами. Определена на основе метода априорного ранжирования ранговая последовательность моделей при формировании компонента образовательной программы. Получены образовательные ресурсы в виде наиболее целесообразного распределения набора моделей профессиональной деятельности.

Ключевые слова: оптимизация, моделирование, информационная система аэропорта, специалист.

Полный текст статьи:
Borzova_1_1_18.pdf