Інформаційні технології та комп'ютерна інженерія

СВІТЛІЙ ПАМ’ЯТІ ВИДАТНОМУ НАУКОВЦЮ ВІД УЧНІВ, ДРУЗІВ І КОЛЕГ ПО РОБОТІ

2021-04-16T00:03:31+03:00

СВІТЛІЙ ПАМ’ЯТІ ВИДАТНОМУ НАУКОВЦЮ ВІД УЧНІВ, ДРУЗІВ І КОЛЕГ ПО РОБОТІ

МАТЕМАТИЧНЕ МОДЕЛЮВАННЯ ФІЗІОЛОГІЧНОГО ПРОЦЕСУ М’ЯЗОВОГО СКОРОЧЕННЯ

2021-04-18T19:06:23+03:00

У статті розглянуто удосконалені математичні моделі фізіологічного процесу м’язового скорочення на основі відомих гіпотез процесу функціонування опорно-рухомої системи організму людини. Зокрема, за першою феноменологічною гіпотезою А. Хілла, на основі реологічних моделей складових м’язової тканини, була розроблена математична модель зміни силового навантаження м’язової тканини для режимів ізометричного тетанусу і скорочення (видовження) м’яза з постійною швидкістю. Встановлено, що загальним недоліком підходу А. Хілла є припущення про те, що співвідношення «сила–швидкість» має виконуватися миттєво після зміни силового навантаження, що не відповідає експериментальним даним з відновлення силового напруження після ступінчатої зміни довжини м’язу. Для подолання зазначених недоліків було обрано гіпотезу А. Хаксклі, яка ґрунтується на принципах кінетики розподілу місць зв’язування актину (мономеру) із білковим філоментом (поперечних місточків). Введено припущення, що місця зв’язування на актині знаходяться досить далеко один від одного, так що кожному місточку доступне тільки одне таке місце зв’язування. На основі гіпотези А. Хакслі була розроблена математична модель силового навантаження м’язової тканини, яка залежить від функції розподілу кількості поперечних місточків. Результати порівняння теоретичного і експериментального досліджень силового навантаження на м’яз, на основі розроблених математичних моделей у вигляді диференціальних рівнянь, підтвердили адекватність використання відомих теоретичних положень для опису протікання біологічних процесів у м’язових тканинах.

ПОБУДОВА ФОРМАЛІЗОВАНОЇ МАТЕМАТИЧНОЇ МОДЕЛІ ДЛЯ ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ РОЗРАХУНКУ РЕЙТИНГОВОЇ ОЦІНКИ

2021-04-18T20:17:03+03:00

В статті визначено, що теорія і методи розв’язання задач визначають зміст математичного програмування. Базуючись на цьому, пропонується розглянути принцип моделювання системи підтримки прийняття рішень (СППР) для визначення рейтингу, враховуючи фактори, що впливають на нього. Важливою складовою більшості СППР є математичні моделі, аналітичні засоби, які точно орієнтовані на модель. Розглядається форма взаємозв’язку між ключовими змінними, що беруть участь у прийнятті рішення. Авторами формалізовано відповідну математичну модель, яка є основою системи підтримки прийняття рішень оптимального вибору із урахуванням критеріїв, що впливають на цей вибір. Для приклада розглянуто моделювання системи підтримки прийняття рішення процесу формування рейтингу фільму за означеними критеріями. Охарактеризовано фактори, що впливають на рейтинг вибору фільму. Запропоновано у якості технологій для реалізації додатку обрати СУБД MS ACCESS (Microsoft Access), яка є однією з найпопулярніших систем для IBM PC та сумісних з нею комп’ютерами. З’ясовано, що отриманий програмний продукт системи підтримки прийняття рішень вибору фільмів для перегляду, надає можливість шляхом запропонованої моделі забезпечити вибір фільму з урахуванням індивідуальних вимог глядача (перегляд фільмів з максимальним рейтингом).

ПОБУДОВА І АНАЛІЗ КОМП'ЮТЕРНИХ МОДЕЛЕЙ РЕЗОНАТОРІВ ЄМНОСТЕЙ ТЕХНОЛОГІЧНИХ АПАРАТІВ ВІЗУАЛЬНИМИ ЗАСОБАМИ PYTHON

2021-04-19T12:28:43+03:00

Дослідження нелінійних коливань і процесів в апаратах, що відбуваються під впливом складних коливань, викликають значні математичні труднощі. Сильні нелінійні коливання можуть істотно інтенсифікувати технологічні процеси або ж обумовлювати руйнування елементів конструкцій. Тому проблема використання коливальної енергії, що виникає в технологічних апаратах природним шляхом, назрівала тривалий час і у проектувальників обладнання, і у технологів виробництв.

Запропоновано комп'ютерну модель на основі диференціального рівняння для визначення частот і форм згинальних коливань трубчастого резонатора. Застосування моделі дозволяє візуалізувати форми і частоту коливань для резонатора у вигляді циліндричної частини технологічного апарату будь-якого розміру. При цьому враховується товщина стінок, зовнішній і внутрішній діаметр ємності апарата, його довжина. Модель враховує тип кріплення ємності з варіацією жорсткості опори.

Відмінною особливістю отриманої моделі є те, що вперше використаний підхід до розв’язування диференціального рівняння ємності не шляхом отримання чисельного рішення, а отримання аналітичного виразу для кожної форми коливання з наступною візуалізацією засобами Python.

НЕЛІНІЙНА РЕГРЕСІЙНА МОДЕЛЬ ДЛЯ ОЦІНЮВАННЯ РОЗМІРУ WEB-ЗАСТОСУНКІВ, ЩО СТВОРЮЮТЬСЯ З ВИКОРИСТАННЯМ ФРЕЙМВОРКУ LARAVEL

2021-04-19T14:19:43+03:00

Трьохфакторна нелінійна регресійна модель для оцінювання розміру Web-застосунків, що створюються з використанням фреймворку Laravel, побудована на основі нормалізації чотиривимірного негаусівського набору даних (фактичний розмір у тисячах строк коду; кількість класів; сума середньої кількості класів, на які впливає даний клас, і середньої кількості класів, з яких даний клас отримує ефекти; середня кількість методів) за допомогою багатовимірного перетворення Джонсона для сімейства S_B. Виконано порівняння побудованої моделі з лінійною регресійної моделлю і нелінійними регресійними моделями на основі десяткового логарифму і одновимірного перетворення Джонсона. Модель, що побудована, в порівнянні з іншими регресійними моделями, має менше значення середньої величини відносної похибки та менші ширини інтервалу передбачення нелінійної регресії.

БАГАТОКАНАЛЬНА ШВИДКОДІЮЧА СИСТЕМА АЦП-ЦАП НА БАЗІ ВИСОКОЛІНІЙНИХ ПЕРЕТВОРЮВАЧІВ СТРУМ-СТРУМ

2021-04-18T16:18:11+03:00

Розглянуто метод структурно-функціональної організації багатоканальних швидкодіючих аналого-цифрових і цифро-аналогових систем на базі високолінійних перетворювачів струм-струм. Обґрунтована актуальність і практична доцільність застосування високолінійних перетворювачів струм-струм для отримання низької похибки лінійності та високої швидкодії.

ОСОБЛИВОСТІ АНАЛОГО-ЦИФРОВОГО ПЕРЕТВОРЕННЯ В ЛОГІКО-ЧАСОВОМУ БАЗИСІ

2021-04-18T18:31:36+03:00

Перехід від вхідної аналогової інформації, зокрема, у вигляді візуальної картини, до її цифрового подання для подальшої обробки неможливий без застосування аналого-цифрового перетворення. На теперішній час існує багато ефективних методів та засобів перетворення. Разом з тим, знаходять застосування альтернативні до класичних способи аналого-цифрового перетворення. Серед них слід відмітити способи, що базуються на принципі «золотого перерізу» з формуванням цифрових даних у вигляді кодів Фібоначчі, а також спосіб перетворення у логіко-часовому базисі з формуванням цифрових даних у вигляді одиничних кодів. Особливістю аналого-цифрового перетворення у логіко-часовому базисі є використання способу часово – імпульсного перетворення. Цей спосіб перетворення базується на квантуванні за одиничною тривалістю τ вхідної часової тривалості оптичного сигналу. В даній роботі розглянуто особливості аналого-цифрового перетворення в логіко-часовому базисі, а також властивості одиничних кодів, у вигляді яких формуються результуючі цифрові сигнали. Проаналізовано два різновиди одиничних кодів, нормального та позиційного, їх завадостійкість. Ця властивість одиничних кодів дозволяє використовувати їх для передачі даних, кодування станів у пристроях керування, адресації вмісту у запам’ятовуючих пристроях.

РОЗРОБКА ПРОГРЕСИВНОГО ВЕБ-ДОДАТКУ ЗІ ЗГОРТКОВОЮ НЕЙРОННОЮ МЕРЕЖЕЮ ДЛЯ РОЗПІЗНАВАННЯ ЗОБРАЖЕНЬ

2021-04-16T09:56:39+03:00

В даній роботі проаналізовано технології створення веб-додатків, внаслідок чого обрано Progressive Web App як найбільш відповідну для розв’язання поставлених задач. Досліджено особливості використання інтелектуальних технологій для проблеми розпізнавання зображень. Акцент зроблено на методах, які використовують бібліотеку для нейронних мереж TensorFlow. Створено власну модель згорткової нейронної мережі для розпізнавання зображень. Для навчання моделі було обрано набір даних «The Quick, Draw! Dataset» від корпорації Google. Визначено, що прогресивний веб-додаток надає можливість швидше за аналоги надавати результуючу вибірку користувачеві. Проілюстровано результат порівняння швидкодії розробленого та додатків-аналогів.

ЗАХИСТ БЛОКІВ ІНТЕЛЕКТУАЛЬНОЇ ВЛАСНОСТІ У СПЕЦІАЛІЗОВАНИХ КОМП’ЮТЕРНИХ ЗАСОБАХ НА БАЗІ ПЛІС

2021-04-16T16:00:55+03:00

Поточний рівень розвитку архітектур мікросхем програмовної логіки обумовлює не тільки доцільність, але і бажаність їхнього використання при рoзрoбці спеціалізованих комп’ютерних зaсoбів або кoмбінaційної чaстини пристроїв обчислювальної техніки. Підвищення склaднoсті цифрових обчислювальних засобів, oсoбливo в спеціалізованих систeмaх критичнoгo зaстoсувaння, локалізує увaгу рoзрoбників та компаній-виробників напівфабрикатів програмовних логічних інтегральних схем (ПЛІС) нa виникненні ситуацій, які пов’язані із порушенням прaвильнoї рoбoти пристроїв, щo oбумoвлeні як зовнішніми впливами так і втручаннями. Якщо явища, що викликані негативними зовнішніми впливами, наприклад, як Sіngle-Event Effect, можуть бути пов’язані із переходом на нові тeхнoлoгічні нoрми виготовлення напівпровідникової продукції, а саме, мікрoсхeм ПЛІС, то різні втручання у функціонування пристроїв мають антропогенне коріння.

Широке використання ПЛІС для реалізації спеціалізованих комп’ютерних засобів спонукає до використання блоків інтелектуальної власності (іntellectіal property core, ІP-core), оскільки для створення деяких екземплярів апаратних засобів необхідно реалізувати широкі функціональні можливості, що здійснюється завдяки ІР. Такий підхід дозволяє втілити у спеціалізовані пристрої великий функціональний набір, подолати складності їхньої розробки та звузити часові рамки. В роботі наводиться частина огляду ефективних реалізацій захисту ІР, який є складною та важливою задачею. Описано різні підходи та методи організації такого захисту. Наводяться посилання на приклади використання додаткових структур ̶ доповнюючих шифрування та аутентифікації, які унеможливлюють несанкціонований доступ.

ІНФОРМАЦІЙНА ТЕХНОЛОГІЯ КОЛЕКТИВНОГО ПРИЙНЯТТЯ РІШЕНЬ З ВИБОРОМ ІНДИВІДУАЛЬНИХ ІНСТРУМЕНТІВ ОЦІНЮВАННЯ АЛЬТЕРНАТИВ

2021-04-17T22:06:56+03:00

У роботі розроблено інформаційну технологію, що заснована на впровадженні, проведенні та обробці експертних оцінювань та колективних опитувань. Описано основні етапи та задачі дослідження, приведено етапи прототипування застосунку на концептуальному рівні та рівні дизайну. Обґрунтовано вибір архітектурного шаблону проектування програмного продукту. Розподіл ролей між користувачами здійснено шляхом дослідження потреб цільової аудиторії програми та засобами UML-моделювання. В дослідженні показано поетапну розробку основних алгоритмів експертного оцінювання та колективного опитування. Ретельно вивчено питання вибору експертами найбільш привабливого методу оцінювання альтернатив, що впроваджується шляхом покрокової розробки та додавання методів у застосунок. База даних, створена в процесі роботи, відповідає усім сучасним стандартам баз даних та має підвищений захист завдяки її розміщенню на хостингу. Описано процедуру проектування та апробації окремих модулів візуалізації результатів розрахунків, розроблено нові якісні шкали для некритеріального та критеріального оцінювання альтернатив. Застосунок протестовано із залученням достатньої кількості користувачів та підтверджено його ефективність та інноваційність. Обчислено середнє значення юзабіліті додатку з використанням сучасної інтегрованої метрики оцінювання. Створену інформаційну технологію можна використовувати як ефективний засіб проведення широкомасштабних оцінювань з професійно важливих питань на будь-яких рівнях.

УДОСКОНАЛЕНИЙ МЕТОД РОЗРОБКИ АРІ ПІДВИЩЕНОЇ ШВИДКОДІЇ

2021-04-18T10:54:48+03:00

Дана робота присвячена дослідженню методів та засобів розробки АРІ з метою розробки удосконалених підходів для підвищення швидкодії АРІ, його захищеності, орієнтованості в першу чергу на мобільний трафік, на кросплатформенність, можливість користувачам самостійно популяризувати його, знаходити нові сфери застосування та простоти розробки.

ВЕРИФІКАЦІЯ ТА РОЗПІЗНАВАННЯ ПІДПИСУ ЯК БАГАТОПАРАМЕТРИЧНОГО ПРОЦЕСУ НА ОСНОВІ СПАЙКІНГОВОЇ НЕЙРОННОЇ МЕРЕЖІ

2021-04-18T11:14:59+03:00

У статті проведено аналіз відомих методів динамічної верифікації підпису, які зведено у класифікаційну таблицю. Запропоновано метод динамічної верифікації підпису на основі спайкінгової нейронної мережі. Обрано три динамічних параметри підпису l(t), Dα(t), Z(t), які є інваріантними до кута нахилу підпису, а після їх нормалізації – ще й до просторового та часового масштабів підпису. Ці динамічні параметри підпису подаються на спайкінгову нейронну мережу для розпізнавання одночасно у вигляді часових рядів без попереднього перетворення у вектор статичних ознак, що, з одного боку, спрощує метод завдяки відсутності складних обчислювальних процедур перетворення, а з іншого боку, перешкоджає втраті корисної інформації, а тому – підвищує точність і достовірність верифікації та розпізнавання підписів (особливо при розпізнаванні підроблених підписів, які сильно корельовані з оригіналами). Використовувана нейронна мережа має просту процедуру навчання, причому навчаються не всі нейрони мережі, а тільки вихідні. При необхідності додавання нових підписів не потрібно перенавчати всю мережу повністю, а достатньо додати кілька вихідних нейронів і навчити тільки їхні зв’язки.

МЕТОД ВИЯВЛЕННЯ НЕАКТУАЛЬНОЇ ІНФОРМАЦІЇ В СЕРВІСНО-ОРІЄНТОВАНИХ КОРПОРАТИВНИХ СИСТЕМАХ НА ПРИКЛАДІ СИСТЕМ ОЦІНЮВАННЯ ЯКОСТІ ГРУНТІВ

2021-04-18T14:01:51+03:00

У статті розглянуто важливу науково-прикладну задачу розробки методу виявлення неактуальної інформації, яка є актуальним напрямком розвитку та реалізації веб-орієнтованих інформаційних систем. Проведено аналіз сучасних методів та засобів оцінки неактуальної та недостовірної інформації в сервісно-орієнтованих корпоративних системах та виділено основні проблемні напрямки, які виникають в процесі їх функціювання. Розроблено метод фільтрування даних на основі метрики для оцінки актуальності інформації. Наведено приклад застосування метрики для оцінювання результатів використання різних сервісів аналізу якості грунтів та грунтових вод. Основними результатами досліджень, наведеними в статті є: метрика оцінки актуальності інформації, яка отримана з використанням сервісів в корпоративних інформаційних системах; метод фільтрування даних на основі метрики оцінки актуальності інформації в рамках досліджуваної предметної області. Особливістю розробленого методу є те, що він може бути реалізований як програмна надбудова до сервісно-орієнтованих інформаційних систем. Використання запропонованих інтелектуальних методів обробки даних, які отримують з використанням сервісів, доволить підвищити ефективність аналізу неактуальної інформації та скоротить час визначення нерелевантних джерел її надання.

МЕТОД ПЕРСПЕКТИВНО-КОРЕКТНОГО ТЕКСТУРУВАННЯ

2021-04-18T14:11:32+03:00

Текстурування є одним із найскладніших етапів процесу кінцевої візуалізації, оскільки для кожної точки поверхні визначаються координати в дискретному просторі та значення інтенсивності кольору з урахуванням освітлення. Існуючі методи високоточного накладання текстур характеризуються суттєвою обчислювальною складністю, що в значній мірі впливає на час формування графічних зображень. Тому актуальними є питання підвищення продуктивності методів і засобів текстурування.

Зменшити кількість операцій ділення при текстуруванні можливо за рахунок растеризації об’єкту в світовій системі координат за умови, що рядки растеризації на кожному етапі розміщено на фіксованій відстані від спостерігача.

Неортогональний по відношення до координатних осей напрямок растеризації призведе до артефактів – наявності «просікань» і дублювання точок із-за зміщення по абсцисі початку рядків растеризації. Цього можна уникнути за умови, що провідне ребро трикутника буде паралельним осі ординат, однак це передбачає виконання особливої тріангуляції поверхні та не відповідає вимогам графічних стандартів. Запропоновано растеризувати не трикутник, а прямокутник, у який його віртуально вписано. За пропоновано структурну схему блоку растеризації.

Аналіз показав, що для трикутника, який включає T внутрішніх точок, вилучається (T-q) операцій ділення, де q- кількість горизонтальних рядків растеризації трикутника.

ЗАСТОСУВАННЯ ЗГОРТКОВИХ НЕЙРОННИХ МЕРЕЖ ДЛЯ ДІАГНОСТИКИ COVID-19 НА ОСНОВІ РЕНТГЕНОГРАМ ЛЕГЕНЬ

2021-04-18T14:26:18+03:00

Об’єктом дослідження є процес класифікації рентгенограм легенів для діагностування COVID-19. Проведені дослідження базуються на застосуванні глибоких згорткових нейронних мереж, що дають можливість зберегти просторову інформацію та аналізувати складні зображення запобігаючи затуханню градієнту. Розглянуто принцип роботи згорткових нейронних мереж та переваги їх використання у застосуванні до складних зображень, у порівнянні зі штучними нейронними мережами на базі багатошарового перцептрона. Головне припущення дослідження полягає в гіпотезі, що використання глибокої згорткової нейромережі для класифікації рентгенограм легень дозволить отримати результат достатньо високої точності при діагностуванні COVID-19 та надасть можливість автоматизувати процес діагностування. Розглянуто актуальність проблематики автоматизованого діагностування COVID-19 на основі рентгенограм легенів. Проведено тренування високопродуктивних архітектур глибоких згорткових нейронних мереж, із застосуванням додаткових методів обробки зображень, для запобігання перенавчанню. Проведено порівняння результатів роботи нейронних мереж та наведено статистичну інформацію для оцінки якості їх роботи. Здійснено аналіз результатів роботи штучної нейронної мережі, за допомогою розбиття зображення методом Лайма. Обґрунтовано доцільність та перспективність застосування глибоких згорткових нейронних мереж для автоматизації діагностування COVID-19 на основі рентгенограм легенів. Проаналізовано розповсюджені помилки штучних нейронних мереж та можливі підходи до їх запобігання. Проаналізовано недоліки використання розглянутих підходів та складності, що можуть виникнути при автоматизації, за результатами запропоновано можливі варіанти покращення якості роботи глибокої згорткової нейронної мережі.