Цель исследования. SARS-CoV-2 - новое эпидемическое инфекционное заболевание, характеризующееся сравнительно высокой контагиозностью и вероятностью развития жизнеугрожающих осложнений в виде острого респираторного дистресс-синдрома, острой дыхательной и полиорганной недостаточности. Возбудитель заболевания - оболочечный зоонозный РНК-вирус SARS-CoV-2 относится к семейству Coronaviridae, роду Betacoronavirus, как и известные ранее вирусы SARS-CoV и MERS-CoV, которые вызывают тяжелый острый респираторный синдром и ближневосточный респираторный синдром соответственно. Эпидемия SARS-CoV-2 быстро распространилась по всему миру и в настоящее время охватывает 213 стран, в которых зарегистрировано более 1,6 млн заболевших, из которых на данный момент умерло более 90 000 человек. В весенне-летний период 2021 г. прогнозируется третья волна вспышки заболевания коронавирусом SARS-CoV-2. Доступность анализа на наличие антител иммуноглобулинов SARS-CoV-2 позволит своевременно обнаружить заболевание и принять меры к лечению и самоизоляции. Целью исследования является разработка модуля автоматического диагноза для прибора экспресс­анализатора на наличие антител иммуноглобулинов IgG и IgM SARS-CoV-2.

Методы исследования основываются на общей теории систем, теории конечных автоматов, минимизации логических выражений. В качестве программно-аппаратного комплекса используется программируемый контроллер Отrоп. Разработан интерфейс оператора-аналитика с использованием СХ- Designer. Программирование микроконтроллера выполнено на языке Ladder Diagram (МЭК 61131-3). Наличие контрольного сигнала позволит повысить достоверность анализа. Экспресс-анализатор построен на методике Immunosorbent Assay (ELISA), использующей жидкофазную иммуноферментную среду.

Результаты. Разработано программное обеспечение для проектирования прибора жидкофазного анализатора на наличие антител иммуноглобулинов IgM, IgG SARS-CoV-2 на базе микроконтроллера СР1Н Отrоп. Проведено имитационное моделирование, которое показало правильную логику работы проектируемого прибора и удовлетворительные результаты по постановке предварительного диагноза заболевания.

Заключение. Производство портативных экспресс-анализаторов на наличие антител иммуноглобулинов IgG и IgM SARS-CoV-2 позволит оперативно определять стадию заболевания и будет способствовать своевременной изоляции и лечению.

Цель исследования заключается в повышении качества прогнозирования сердечно-сосудистых рисков путем использования синергетических каналов, формируемых посредством сверточных нейронных сетей.

Методы. Для прогнозирования функционального состояния живых систем предложено дополнить факторы риска сердечно-сосудистых заболеваний виртуальными факторами, учитывающие влияние реальных факторов риска друг на друга. Разработан метод построения сверточной нейронной сети, предназначенной для анализа и классификации изображений, построенных по результатам моделирования синергетических каналов, отличающийся использованием минимальной размерности сверточных фильтров и способов доопределения исходных изображений.

Результаты. Для апробации предложенных метода и модели классификатора была сформирована экспериментальная группа из пациентов с тремя градациями риска ишемической болезни сердца (ИБС) и построен классификатор риска ИБС на основе сверточной нейронной сети по трем градациям. В качестве сопутствующего заболевания, которое может стимулировать синергетический эффект, в данной модели использована вибрационная болезнь, а фактором внешней среды, способствующим синергетическому эффекту, принято электромагнитное поле. В качестве еще двух сегментов факторов риска выбраны традиционные факторы риска ИБС и дескрипторы, определенные на основе электрокардиографических исследований. Учитывая, что в качестве объекта исследования выбраны машинисты локомотивных бригад, в качестве пятого сегмента факторов риска, приводящих к появлению и развитию ИБС, взяты факторы риска, связанные с их профессиональной деятельностью.

Заключение. В ходе экспериментального оценивания и в результате математического моделирования было показано, что при использовании всех факторов риска уверенность в правильном прогнозе ИБС превышает величину 0,8 по всем группам наблюдения и по всем показателям качества классификации. Показатели качества прогнозирования выше, чем у известной системы прогнозирования SCORE, в среднем на 14%.

Цель исследования заключается в разработке методов повышения эффективности работы нейронных сетей для построения систем искусственного интеллекта при анализе игрового пространства.

Методы. В качестве основного метода, используемого в разрабатываемом программном решении, применялся метод глубинного обучения нейронных сетей с подкреплением, основанный на использовании модели проксимальной оптимизации стратегии. В работе применялся специальный плагин ML-Agents для игрового движка Unity. На его основе были использованы готовые среды для обучения агентов, а также разработаны новые, адаптивно изменяющиеся в процессе реализации игры среды для обучения агентов. Представлена схема взаимодействия среды обучения с системой Python API, приведены компоненты, составляющие плагин. Сформирован цикл обучения с подкреплением, который позволяет сформировать порядок различных состояний, возможные действия игрока в соответствующих ситуациях и потенциальные награды, получаемые им в процессе обучения. Цель заключается в максимизации ожидаемого выигрыша, который возможно получить игроку при выполнении всего цикла обучения. Алгоритм проксимальной оптимизации стратегии в плагине ML-Agents реализован через программную библиотеку для машинного обучения Tensor Flow и выполняется в отдельном процессе Python API, который взаимодействует с запущенной сценой Unity посредством внешнего коммуникатора.

Результаты. Показано, что повышение эффективности работы нейронных сетей для последующего обучения искусственного интеллекта достигается, во-первых, за счет использования сверхточных нейронных сетей, а во-вторых, за счет расширения функциональных возможностей, с помощью выбора опорной точки формулы.

Заключение. Рассмотрение действий игроков поможет осуществлять разработку программного продукта для анализа игровой стратегии с использованием нейронных сетей, которая автоматически определяет их поведение, направленное на изучение индивидуальных особенностей игрового пространства.

Цель исследования. Одним из начальных этапов разработки электронных устройств является проектирование их электронных схем. Электронные схемы включают в себя условные обозначения всех элементов разрабатываемого устройства и связей между ними. Использование существующих методов для анализа схем на этапе проектирования позволяет проанализировать принцип работы схемы, внести изменения при необходимости и облегчить разработку устройств, поскольку ошибки, допущенные на этом этапе, гораздо легче и дешевле исправить, чем на этапе сборки. Поэтому целью исследования является упрощение оценки влияния отдельных электронных компонентов на всё проектируемое устройство. В статье рассматриваются особенности применения передаточной функции, записанной в форме с низкой энтропией, при проектировании электрических принципиальных цепей, необходимость поиска нулей и полюсов передаточной функции и взаимосвязь отдельного компонента схемы со всей схемой.

Методы. В работе рассматривается применение метода построения передаточной функции, содержащей основную информацию о приложенных к цепи воздействиях и позволяющей наглядно отобразить влияние отдельных электронных компонентов схемы на её характеристики. Данный метод включает математическое описание электрической цепи, из которого определяется передаточная функция схемы разрабатываемого устройства, приводимая к каноническому виду.

Результаты. Рассмотрены различные применения метода построения передаточной функции при проектировании электронных устройств, а также особенности применения данных методов.

Заключение. Передаточная функция, записанная в рациональном виде с вещественными коэффициентами, имеет громоздкий вид записи и приводит к усложнению вычисления нулей и полюсов, в то время как при канонической записи передаточной функции, называемой также низкоэнтропийной, получаем более простую и наглядную форму записи.

Цель исследования - исследование возможности ускорения процессов распознавания объектов на изображениях при помощи алгоритмов сегментирования данных по заданным параметрам с помощью устройства упрощённого аппаратного распознавания образов.

Методы: используется метод деления кадра при помощи устройства упрощённого аппаратного распознавания образов на наиболее подходящие под описание искомых объектов контуры. Сегментирование данных производится устройством, способным формировать массив координат, которые определяют области, отвечающие заданным параметрам. Устройство принимает ряд параметров, таких как: цветовой диапазон; форма контура; размер; допустимые отклонения формы и размера контура. Привычная схема процесса распознавания объектов модифицируется предварительной обработкой вне конечной системы, за счёт чего исчезает необходимость в таких этапах, как «Первичная обработка» и «Формирование признаков».

Результаты: сегментирование данных ускоряет процесс распознавания объектов на кадре конечной системой ввиду уменьшения области поиска. Результат скорости распознавания зависит от количества найденных объектов и их размеров. В приведенном примере результат увеличения скорости может достигать 8 раз.

Заключение: алгоритмы распознавания позволяют производить обработку значительно быстрее за счёт значительного сокращения рабочей области относительно исходного кадра. Для получения хорошего результата необходимо тщательно подбирать сам алгоритм распознавания для конечной системы либо закрашивать область кадра, которая не была определена устройством, как искомая. Это необходимо, так как большинство алгоритмов распознавания не предназначено для работы с подобным подходом.

Цель исследования. При проектировании электронных устройств существует необходимость выполнения большого количества расчётов при подборе отдельных электронных компонентов. Поэтому целью исследования является сокращение расчётов характеристик электронных компонентов схем путём применения методов системного анализа.

Методы. В работе рассматривается представление последовательности расчётов характеристик электронных компонентов как многомерной дискретной стационарной системы, на вход которой подаются условия использования и физические свойства компонентов, а также применение системного анализа для сокращения расчетов характеристик электронных компонентов схем на примере дросселя в условиях проектирования электронный устройств.

Результаты. Рассмотрено применение методов системного анализа для сокращения времени расчёта характеристик электронных компонентов при проектировании устройств.

Заключение. Для создания высокоэффективного импульсного источника питания одной из главных задач является расчет сердечника и обмотки дросселя. При выборе индуктора необходимо выбрать и рассчитать сердечник, рассчитать обмотку и выбрать дроссель, удовлетворяющий заданным начальным критериям. Каждый производитель тороидальных сердечников поставляет описание и средства расчета характеристик только для своей продукции и в удобном только для себя нестандартизированном формате, что приводит к большому количеству ручной работы по расчету характеристик сердечников, обмотки и сравнительного анализа полученных результатов, для выбора наиболее подходящего варианта в условиях поставленной задачи. Представление последовательности расчета характеристик электронных компонентов в виде многомерной дискретной стационарной системы позволяет сократить время расчета характеристик электронных компонентов за счет сокращения их объема.

Цель исследования. Информационный век накладывает особые требования на оформление и структуризацию информации в экономике, юриспруденции и образовании. В данной статье рассмотрены возможности сокращения рутинных работ, связанных с безошибочным оформлением документации в условиях обработки больших объёмов информации в образовательной сфере. Рутинная работа занимает много времени в работе преподавателей вуза и является более утомительной по сравнению с творческой работой. Помимо ошибок, связанных с человеческим фактором, в процессе реформы образования часто меняются формы документов и приходится переделывать большие объёмы текста.

Методы. Системы документооборота не оправдывают себя из-за высокой цены, сложности требуют настройки, сопровождения и обучения персонала. Поэтому предпочтительна работа с широко известным программным обеспечением, например MS Offise (любой модификации). При помощи макросов создается программа, которая по предоставленным данным в файле EXCEL формирует экзаменационных билеты по заданному шаблону в Word. При этом гибко можно менять количество вопросов в билетах, количество задач в билете и количество самих билетов.

Результаты. Программа из вопросов и задач позволяет многократно сократить время создания билетов для экзаменов, не требует обучения и настройки, а также исключает ошибки за счет высокой точности работы.

Заключение. Рассмотрена специализированная программа для создания экзаменационных билетов дисциплин.

Цель исследования заключается в повышении эффективности обнаружения и контроля загрязнения поверхности земли несанкционированными объектами размещения отходов (ОРО) за пределами городской черты посредством разработки комплекса инфракрасного дистанционного обнаружения несанкционированных ОРО.

Методы. Работа комплекса инфракрасного дистанционного обнаружения загрязнений поверхности земли ОРО базируется на методах дистанционного зондирования, которые подразделяются на активные, полуактивные и пассивные. К пассивным методам дистанционного зондирования относят методы, основанные на регистрации теплового излучения Земли (ИК, СВЧ). В силу того, что несанкционированные свалки, расположенные за пределами населенных пунктов, находятся там достаточно продолжительно время, в теле свалок начинают протекать экзотермические химические реакции, приводящие к возникновению температурного контраста между поверхностью земли и несанкционированной свалкой. На полученном температурном контрасте и базируется работа комплекса инфракрасной дистанционной диагностики загрязнения поверхности земли несанкционированными ОРО.

Результаты. Разработанный комплекс инфракрасного дистанционного обнаружения несанкционированных ОРО состоит из комплекта входной оптики, инфракрасного объектива, устройства для вертикального и горизонтального сканирования, фотоприемника с системой охлаждения, усилителя с предусилителем, а также блока обработки поступающих сигналов, GPS-приемника и ЭВМ. Комплекс может быть установлен на малый мобильный летательный аппарат (квадрокоптер и т. п.), что позволит осуществлять оперативный контроль и обнаружение несанкционированных ОРО за пределами городской черты.

Заключение. Данные, полученные с помощью комплекса инфракрасного дистанционного обнаружения загрязнений поверхности земли несанкционированными ОРО, могут быть обработаны, систематизированы и использованы для разработки планов ликвидации обнаруженных ОРО с учетом приоритетов экологической политики.

Цель исследования - синтез нечетких математических моделей оценки влияния электромагнитных полей радиочастотного диапазона (ЭМПРЧ) на функциональное состояние и работоспособность операторов на основе технологии мягких вычислений, позволяющих получать решающие правила, обеспечивающие приемлемое для психологии и профилактической медицины качество принятия решений.

Методы. С учетом плохоформализуемой структуры данных и их нечеткого представления в качестве основного метода исследования выбрана методология синтеза гибридных нечетких решающих правил, которая хорошо показала себя при решении аналогичного класса задач со схожим типом неопределенности. Для оптимизации состава информативных признаков использована теория измерений латентных переменных. Для оценки функционального состояния и его составляющих на психологическом уровне выбраны методики исследования параметров внимания и памяти, а для оценки функционального состояния и его составляющих на физиологическом уровне - электрические характеристики биологически активных точек.

Результаты. С использованием выбранных методов получены математические модели исследования динамики функционального состояния организма и его составляющих и оценки динамики работоспособности операторов под воздействием ЭМПРЧ в сочетании с другими факторами риска.

Заключение. Практическое применение предлагаемого метода позволит повысить качество принимаемых решений по оценке рисков возникновения заболеваний, где одним из факторов риска является повышенный уровень ЭМПРЧ, а также производить оценки риска снижения работоспособности и, как следствие, оценки рисков возникновения нештатных ситуация в энергонасыщенных биотехнических системах, в состав которых входят генераторы ЭМПРЧ.

Цель исследований заключается в компьютерном моделировании процессов планировщика задач операционной системы, моделировании алгоритмов планирования процессов, исследовании загрузки процессора при различном времени ожидания операций ввода-вывода. Приводятся современные представления о процессах и планировании задач, рассматриваются состояния процессов, варианты переходов между этими состояниями. Предложена модель процесса, приводится расчет времени работы процесса при известной вероятности состояния ожидания. Рассмотрен способ изменения приоритета процесса.

Методы. Процессы находятся в одном трех состояний - два активных и одно пассивное. Каждый процесс может быть вытеснен другим при истечении своего кванта времени. Порядок вытеснения определяется приоритетом процесса. Приоритет включает базовую часть и динамическую, которая изменяется с течением времени, а также может измениться по требованию пользователя.

Результаты. В результате компьютерного моделирования была разработана операционная система, реализующая модель процесса и планировщика процессов. Структура процесса включает в себя идентификатор процесса, состояние, контекст процессора (значение регистров), карту памяти. Планировщик реализует алгоритм круговорот (round-robin). При возникновении прерывания таймера сохраняется контекст предыдущего процесса и восстанавливается контекст следующего. В результате моделирования была получена зависимость между числом процессов и загруженностью ЦПУ при различном времени ожидания ввода-вывода.

Заключение. Полученная модель может быть использована при моделировании работы процессов и планировщика задач операционной системы. Она позволяет тестировать алгоритмы планирования с целью повышения производительности операционной системы.