Informatics (E-Journal) / Информатика
Not a member yet
963 research outputs found
Sort by
Семантические модели и средства проектирования адаптивных пользовательских интерфейсов интеллектуальных систем
Get PDFObjectives. Models and tools for designing adaptive user interfaces for intelligent systems are being developed. The relevance is determined by the need to reduce overhead costs and development time for user interfaces and to provide their adaptation to the specific characteristics of the user of the intelligent system.Methods. Existing approaches to designing user interfaces are being analyzed. A semantic model of an adaptive user interface for intelligent systems is proposed, implemented using a basic universal language for representing knowledge based on set theory and graph theory.Results. An adaptive user interface model for intelligent systems has been developed, which includes a knowledge base model of the user interface, an agent-oriented model of the user interface, and a library of reusable components that provide integration of the user interface into both individual intelligent systems and intelligent systems groups. A method of transferring user interface components within an intelligent systems group during the operation of an intelligent system has also been developed.Conclusion. Developed models and tools allow to simplify the reuse of user interface components together with knowledge base and problem-solving components in the design and development of individual intelligent systems, as well as in the design and development of a group of semantically compatible intelligent systems, ensuring automation of integration of user interfaces and their adaptation for each user. The developed set of user interface components has been included in a library of reusable user interface components. Further expansion of the set of components in the library and their integration into a group of semantically compatible intelligent systems is planned.Цели. Предлагаются модели и средства проектирования адаптивных пользовательских интерфейсов интеллектуальных систем. Актуальность работы определяется необходимостью снижения накладных расходов и сроков разработки пользовательских интерфейсов, обеспечения их адаптации под особенности конкретного пользователя интеллектуальной системы.Методы. Анализируются существующие подходы к проектированию пользовательских интерфейсов. Предлагается семантическая модель адаптивного пользовательского интерфейса интеллектуальных систем, реализованная при помощи базового универсального языка представления знаний, который основан на теории множеств и теории графов.Результаты. Разработаны модель адаптивного пользовательского интерфейса интеллектуальных систем, которая включает модель базы знаний пользовательского интерфейса, агентно-ориентированную модель пользовательского интерфейса и библиотеку многократно используемых компонентов, обеспечивающих интеграцию пользовательского интерфейса в отдельные интеллектуальные системы и коллективы интеллектуальных систем, а также метод передачи компонентов пользовательского интерфейса в рамках коллектива интеллектуальных систем в процессе эксплуатации интеллектуальной системы.Заключение. Представленные модели и средства позволяют упростить повторное (многократное) применение компонентов пользовательского интерфейса совместно с компонентами баз знаний и решателей задач при проектировании и разработке как отдельной интеллектуальной системы, так и коллектива семантически совместимых интеллектуальных систем, обеспечить автоматизацию интеграции пользовательских интерфейсов и их адаптацию для каждого пользователя. Набор компонентов пользовательского интерфейса был включен в библиотеку многократно применяемых компонентов пользовательского интерфейса. В дальнейшем планируется расширение набора компонентов указанной библиотеки и их внедрение в коллектив семантически совместимых интеллектуальных систем
Малоразмерные спектральные признаки для машинного обучения в задачах анализа и классификации голосового сигнала
Get PDFObjectives. The problem of developing a method for calculating small-sized spectral features that increases the efficiency of existing machine learning systems for analyzing and classifying voice signals is being solved.Methods. Spectral features are extracted using a generative approach, which involves calculating a discrete Fourier spectrum for a sequence of samples generated using an autoregressive model of input voice signal. The generated sequence processed by the discrete Fourier transform considers the periodicity of the transform and thereby increase the accuracy of spectral estimation of analyzed signal.Results. A generative method for calculating spectral features intended for use in machine learning systems for the analysis and classification of voice signals is proposed and described. An experimental analysis of the accuracy and stability of the spectrum representation of a test signal with a known spectral composition has been carried out using the envelopes. The envelopes were calculated using proposed generative method and using discrete Fourier transform with different analysis windows (rectangular window and Hanna window). The analysis showed that spectral envelopes obtained using the proposed method more accurately represent the spectrum of test signal according to the criterion of minimum square error. A comparison of the effectiveness of voice signal classification with proposed features and the features based on the mel-frequency kepstral coefficients is carried out. A diagnostic system for amyotrophic lateral sclerosis was used as a basic test system to evaluate the effectiveness of proposed approach in practice. Conclusion. The obtained experimental results showed a significant increase of classification accuracy when using proposed approach for calculating features compared with the features based on the mel-frequency kepstral coefficients.Цели. Решается задача разработки метода вычисления малоразмерных спектральных признаков, повышающего эффективность существующих систем машинного обучения для анализа и классификации голосовых сигналов.Методы. Спектральные признаки извлекаются с помощью генеративного подхода, который предполагает вычисление дискретного спектра Фурье последовательности отчетов, сгенерированной с использованием авторегрессионной модели входного голосового сигнала. Сгенерированная последовательность, обрабатываемая дискретным преобразованием Фурье, учитывает периодичность преобразования, позволяя тем самым повысить точность спектральной оценки анализируемого сигнала.Результаты. Предложен и описан генеративный метод вычисления спектральных признаков, предназначенных для применения в системах машинного обучения при анализе и классификации голосовых сигналов. Проведен экспериментальный анализ точности и стабильности представления спектра тестового сигнала с известным спектральным составом с использованием огибающих. Огибающие вычислялись с помощью предложенного генеративного метода и дискретного преобразования Фурье с различными окнами анализа (прямоугольным окном и окном Ханна). Проведенный анализ показал, что генеративный метод получения спектральных огибающих позволил добиться более точного представления спектра тестового сигнала по критерию минимума квадратичной ошибки. Проведено сравнение эффективности классификации голосового сигнала при использовании предложенных признаков и признаков на основе мел-частотных кепстральных коэффициентов. В качестве базовой тестовой системы для оценки эффективности предлагаемого подхода на практике использовалась система диагностики бокового амиотрофического склероза по голосу.Заключение. Результаты экспериментов показали ощутимое повышение точности классификации при использовании предлагаемых признаков по сравнению с признаками на основе мел-частотных кепстральных коэффициентов
Обработка ретранслированных навигационных сигналов глобальной навигационной спутниковой системы GPS в задаче оценивания полного электронного содержания в ионосфере
Get PDFObjectives. For a method for estimating the total electron content in the ionosphere based on the retransmission of the L1 GPS navigation signal by a repeater nanosatellite (SR) to the frequencies of 150/400 MHz allocated for geophysical research and their reception at a ground-based receiving point (RP), it is necessary to develop the algorithms for coherent accumulation of received relayed signals and measurement of the difference between their delays at observation intervals up to a few seconds.Methods. The proposed algorithms provide phase demodulation of the received signals at each of the relay frequencies in accordance with the dynamics of the mutual spatial movement of the navigation satellite (NS), SR and RP; multiplying the result by the estimate of the navigation message combined time delay, generated by the receiver of the direct navigation signal on the NS-RP route, intra-period processing over the entire duration of the observation in a filter matched with the signal of the navigation satellite, and inter-period coherent accumulation of the results of intra-period processing at a single-valued range interval. Coherent accumulation, taking into account a random uncontrolled shift in the frequency of the retransmitted signal, is implemented by discrete Fourier transform of the vectors formed for each resolution element in the delay time from inter-period readings of the results of intra-period processing, taking into account the range migration during the mutual movement of the NS, SR and RP.Results. It is shown that by the output signal of the coherent accumulator makes it is possible to detect retransmitted signals at each of the retransmission frequencies, to measure accurately the difference in delay times, and estimate the total electron content on the SR-RP path. The results of modeling are presented, confirming the efficiency of the proposed algorithms in estimating the total electron content on the SR-RP route.Conclusion. An algorithm for coherent accumulation of received retransmitted signals and measurement of the difference between their delays is developed, and its simulation is performed. The algorithm can be used for estimating TEC based on the retransmission of signals from GPS.Цели. Для способа оценивания полного электронного содержания в ионосфере на основе ретрансляции навигационного сигнала L1 GPS наноспутником-ретранслятором (СР) на выделенные для геофизических исследований частоты 150/400 МГц и их приема на наземном приемном пункте (ПП) необходимо разработать алгоритмы когерентного накопления принимаемых ретранслированных сигналов и измерения разности их задержек на интервалах наблюдения продолжительностью до единиц секунды.Методы. Предлагаемые алгоритмы предусматривают фазовую демодуляцию принимаемых сигналов на каждой из частот ретрансляции в соответствии с динамикой взаимного пространственного перемещения навигационного спутника (НС), СР и ПП; умножение результата на совмещенную по времени задержки оценку навигационного сообщения, формируемую приемником прямого навигационного сигнала на трассе НС - ПП, внутрипериодную обработку на всей длительности наблюдения в согласованном с сигналом НС фильтре и междупериодное когерентное накопление результатов внутрипериодной обработки на интервале однозначной дальности. Когерентное накопление с учетом случайного неконтролируемого сдвига по частоте ретранслированного сигнала реализуется путем дискретного преобразования Фурье векторов, сформированных для каждого элемента разрешения по времени задержки из междупериодных отсчетов результатов внутрипериодной обработки с учетом миграции дальности при взаимном перемещении НС, СР и ПП.Результаты. Показано, что по выходному сигналу когерентного накопителя возможно обнаружение ретранслированных сигналов на каждой из частот ретрансляции, точное измерение разности времен задержек и оценивание полного электронного содержания на трассе СР - ПП. Приведены результаты моделирования, подтверждающие работоспособность предлагаемых алгоритмов при оценивании полного электронного содержания на трассе СР - ПП.Заключение. Разработан алгоритм когерентного накопления принимаемых ретранслированных сигналов и измерения разности их задержек, проведено его моделирование. Алгоритм может быть использован при определении ПЭС на основе ретрансляции сигналов глобальной навигационной спутниковой системы GPS
Оценка размера эффекта воздействия в квазиэкспериментальных исследованиях
Get PDFObjectives. To estimate effect sizes in quasi-experimental studies.Methods. Methods of the theory of estimation, methods of mathematical statistics.Results. Estimation of the effect size on an ordinal scale, estimation of the effect size on a binary in the case of opposite direction effects in groups, in quasi-experimental studies for the analytical method "differences in differences".Conclusion. The paper considers approaches to assessing absolute and standardized effect sizes in experimental and quasi-experimental studies. A brief review of the estimators of absolute and standardized effect sizes for quantitative and binary study variables is provided. The applied approach is proposed to assess the effect sizes of a binary variable in the case of opposite direction effects in groups within a quasi-experimental studies for the "differences in differences" analytical method. An example of assessment of absolute and standardized effect sizes of quantitative and binary variables in quasi-experimental studies in clinical epidemiology is considered. Цели. Поставлена задача оценить размер эффекта в квазиэкспериментальных исследованиях.Методы. Использованы методы теории оценивания и методы математической статистики.Результаты. Оценен размер эффекта на порядковой и бинарной шкалах в случае разнонаправленных эффектов в группах в квазиэкспериментальных исследованиях для аналитического метода «различие в различиях». Заключение. В работе представлены подходы к оценке абсолютных и стандартизированных размеров эффектов в экспериментальных и квазиэкспериментальных исследованиях. Дан краткий обзор оценок абсолютных и стандартизированных размеров эффектов для количественных и бинарных переменных исследования. Рассмотрен практический подход к оценке размеров эффектов порядковой и бинарной переменных в случае разнонаправленных эффектов в группах в квазиэкспериментальных исследованиях для аналитического метода «различие в различиях». Приведен пример расчетов абсолютных и стандартизированных размеров эффектов количественной и бинарной переменных в квазиэкспериметальных исследованиях в клинической эпидемиологии.
Метод структурно-параметрической адаптации «умного города» к цифровой экономике
Get PDFObjectives. The interaction between a "smart city" and digital economy can be explored and analyzed within the framework of the structural-parametric adaptation method. This method allows the adaptation of the parameters and structure of the system model to ensure optimal functioning in the conditions of changing external environment. The concept of a "smart city" can be examined based on the principles of structural-parametric adaptation, such as interoperability, decentralization, virtualization, real-time operation, modularity, and service orientation. Within the scope of structural-parametric analysis, a "smart city" is regarded as a complex multi-level cyber-physical system.Methods. Structural-parametric adaptation methods and structural-parametric optimization methods are employed.Results. A general form of the algorithm for structural-parametric adaptation of the system and a mathematical model of the problem of structural-parametric optimization of "smart city" systems have been developed.Conclusion. To address the challenges of constructing, optimizing, and adapting the structure of a "smart city" system, it is necessary to consider the technical requirements of the system and the capabilities of the infrastructure used, and to apply the structural-parametric adaptation method.Цели. Взаимодействие «умного города» с цифровой экономикой можно раскрыть и проанализировать в рамках применения метода структурно-параметрической адаптации, который позволяет адаптировать параметры модели системы и ее структуру для обеспечения оптимальной работы в условиях изменяющейся внешней среды. Рассмотреть концепцию «умного города» можно исходя из принципов структурно-параметрической адаптации, таких как интероперабельность, децентрализация, виртуализация, возможности работы в режиме реального времени, модульности и ориентации на услуги. В рамках структурно-параметрического анализа «умный город» рассматривается как сложная многоуровневая киберфизическая система.Методы. Используются методы структурно-параметрической адаптации и структурно-параметрической оптимизации.Результаты. Разработаны общий вид алгоритма структурно-параметрической адаптации системы и математическая модель задачи структурно-параметрической оптимизации систем «умного города».Заключение. Для решения задач построения, оптимизации и адаптации структуры системы «умного города» необходимо опираться на технические требования к системе и возможности используемой инфраструктуры. Для этого может также применяться метод структурно-параметрической адаптации
Коррекция запросов в системе информационной поддержки принятия решений
Get PDFObjectives. The problem of mathematical modeling and algorithmization of the processes of correction of requests in the system of information support for decision-making is being solved. At the same time, three main goals are pursued: building of a generalized information retrieval model, development of algorithms for pre-search query correction and development of algorithms for post-search query correction.Methods. Methods of set theory and probability theory are used.Results. A generalized information retrieval model has been developed. Within the framework of the model, the concepts of search function, issuance criterion, relevance and pertinence of search results are formalized. Algorithms for pre-search and post-search correction of queries in the information decision support system are proposed.Conclusion. A mathematical model for correcting user requests in the information decision support system has been developed. Within the framework of the model, the efficiency of search processes in terms of the relevance and pertinence of the information found has been studied. Necessary and sufficient optimality of search functions are proved.Цели. Решается задача математического моделирования и алгоритмизации процессов коррекции запросов в системе информационной поддержки принятия решений. При этом преследуются три основные цели: построение обобщенной модели информационного поиска, разработка алгоритмов допоисковой коррекции запросов и разработка алгоритмов послепоисковой коррекции запросов.Методы. Используются методы теории множеств и теории вероятностей.Результаты. Разработана обобщенная модель информационного поиска. В рамках модели формализованы понятия поисковой функции, критерия выдачи, релевантности и пертинентности результатов поиска. Предложены алгоритмы допоисковой и послепоисковой коррекции запросов в системе информационной поддержки принятия решений.Заключение. Разработанные алгоритмы коррекции запросов могут быть использованы при программной реализации информационных систем поддержки принятия решений. Универсальность алгоритмов обеспечивается благодаря применению тематических корпусов текстов в различных предметных областях. Они играют определяющую роль при планировании архитектуры информационных систем и их отдельных компонентов
Моделирование электростатического поля заряженного кольца, расположенного внутри бесконечного цилиндра в присутствии тора
Get PDFObjectives. Analytical solution of the boundary value problem of electrostatics for modeling the electrostatic field of a charged ring located inside a grounded infinite circular cylinder in the presence of a perfectly conducting torus is considered. The field source is a thin charged ring located on a plane perpendicular to the axis of the cylindrical screen.Methods. To solve the problem, the method of addition theorems is used. The potential of the initial electrostatic field is presented in the form of spherical harmonic functions and in the form of a superposition of cylindrical and toroidal harmonic functions, using addition theorems relating spherical, cylindrical and toroidal harmonic functions. The secondary potential of the electrostatic field is also represented as a superposition of cylindrical and toroidal harmonic functions.Results. The solution of the formulated boundary problem is reduced to the solution of an infinite system of linear algebraic equations of the second kind with respect to the coefficients included in the representation of the secondary field. The influence of some parameters of the problem on the value of the electrostatic potential inside a grounded cylindrical shield in the presence of a toroidal inclusion is numerically studied. The calculation results are presented in the form of graphs.Conclusion. The proposed technique and the developed software can find practical application in the development and design of screens in various fields of technology.Цели. Аналитическое решение граничной задачи электростатики для моделирования электростатического поля заряженного кольца, расположенного внутри заземленного бесконечного кругового цилиндра в присутствии идеально проводящего тора. Источник поля - тонкое заряженное кольцо, расположенное на плоскости, перпендикулярной оси цилиндрического экрана.Методы. Для решения поставленной задачи используется метод теорем сложения. Потенциал исходного электростатического поля представлен в виде сферических гармонических функций, затем с помощью теорем сложения, связывающих сферические, цилиндрические и тороидальные гармонические функции, - в виде суперпозиции цилиндрических и тороидальных гармонических функций. Вторичный потенциал электростатического поля также представлен в виде суперпозиции цилиндрических и тороидальных гармонических функций.Результаты. Решение поставленной граничной задачи сведено к решению бесконечной системы линейных алгебраических уравнений второго рода относительно коэффициентов, входящих в представление вторичного поля. Численно исследовано влияние некоторых параметров задачи на значение электростатического потенциала внутри заземленного цилиндрического экрана в присутствии тороидального включения. Результаты вычислений представлены в виде графиков.Заключение. Предложенная методика и разработанное программное обеспечение могут найти практическое применение при разработке и конструировании экранов в различных областях техники
Мера различия для тестовых наборов при генерировании управляемых вероятностных тестов
Get PDFObjectives . The problem of constructing the characteristics of the difference between test sequences is solved. Its relevance for generating controlled random tests and the complexity of finding measures of difference for symbolic tests are substantiated. The limitations of using the Hamming and Damerau – Levenshtein distances to obtain a measure of the difference between test sets are shown.Methods . Based on the characteristic of the interval used in the theory of the chain of successive events, a new measure of the difference between two symbolic test sets is determined. As a difference measure, the distance AD(Ti, Tk) between the test sets Ti and Tk is calculated using the interval characteristic, which is based on determining independent pairs of same (identical) symbols belonging to two sets and calculating the intervals between them.Results. The combinatorial nature of the calculation of the proposed difference measure for symbolic test sets of an arbitrary alphabet and dimension is shown. An example of calculating this measure for various types of test sets, including such as address test sets, is given. Possible modifications are shown and some properties and limitations are determined. The application of the measure of difference is considered for the case of repeated testing of storage devices based on address sequences pA with even p repetition of addresses. For the case p = 2, mathematical relations are given for calculating the intervals and distances AD(Ti, Tk) for address sequences 2A used for controlled random testing of storage devices. The main attention is paid to binary test sets, when the task of calculating given difference metric is reduced to the classical assignment problem using the Hungarian algorithm. The computational complexity of the Hungarian algorithm is estimated by the relation O(n4). As an alternative to the Hungarian algorithm, an algorithm for calculating the considered difference measure is proposed, the complexity of which is much less and has an estimate equal to O(n2). The experimental studies confirm the effectiveness of the proposed algorithm.Conclusion. The proposed difference measure extends the possibilities of generating test sequences when generating controlled random tests. It is shown that test sets, which are indistinguishable when Hamming distance is used as a measure of difference, have different values of AD(Ti, Tk) that allows to make more accurate classification of randomly generated sets as candidates for test sets.Цели. Решается задача построения характеристик различия тестовых наборов, представляющих собой наборы символов, включая двоичные наборы. Обосновывается ее актуальность для генерирования управляемых вероятностных тестов и сложность нахождения мер различия для символьных тестов. Показывается ограниченность применения расстояния Хэмминга и Дамерау – Левенштейна для получения меры различия тестовых наборов.Методы. На основе характеристики интервала, применяемого в теории строя цепи последовательных событий, определяется новая мера различия двух символьных тестовых наборов. В качестве меры различия рассчитывается расстояние AD(Ti, Tk) между тестовыми наборами Ti и Tk, использующее характеристику интервала и основанное на определении независимых пар одинаковых (тождественных) символов, принадлежащих двум наборам, и вычислении интервалов между ними.Результаты . Показывается комбинаторный характер вычисления предложенной меры различия для символьных тестовых наборов произвольного алфавита и размерности. Приводится пример вычисления данной меры для различных видов тестовых наборов, в том числе таких, как адресные тестовые наборы. Показываются возможные ее модификации и определяются некоторые свойства и ограничения. Рассматривается применение данной меры различия для случая многократного тестирования запоминающих устройств на основе адресных последовательностей pA с четным p повторением адресов. Для случая p = 2 приводятся математические соотношения вычисления интервалов и расстояния AD(Ti, Tk) для последовательностей адресов 2A, используемых для управляемого вероятностного тестирования запоминающих устройств. Основное внимание уделяется двоичным тестовым наборам, для которых задача вычисления данной метрики различия сводится к классической задаче о назначениях с использованием венгерского алгоритма. Вычислительная сложность венгерского алгоритма оценивается соотношением O(n4). Как альтернатива венгерскому алгоритму предлагается алгоритм вычисления рассматриваемой меры, сложность которого существенно меньше и имеет оценку O(n2). Проведенные экспериментальные исследования подтверждают эффективность рассмотренного алгоритма.Заключение. Предложенная мера различия расширяет возможности генерирования тестовых последовательностей при генерировании управляемых вероятностных тестов. Показано, что тестовые наборы, неразличимые при использовании в качестве меры различия расстояния Хэмминга, имеют различные значения AD(Ti, Tk), позволяющие более точно классифицировать формируемые случайным образом наборы, которые являются кандидатами в тестовые наборы
Классификация займов c использованием логистической регрессии
Get PDFObjectives. The studied problem of loan classification is particularly important for financial institutions, which must efficiently allocate monetary assets between entities as part of the provision of financial services. Therefore, it is more important than ever for financial institutions to be able to identify reliable borrowers as accurately as possible. At the same time, machine learning is one of the tools for making such decisions. The aim of this work is to analyze the possibility of efficient use of logistic regression for solving the task of loan classification.Methods. Based on the logistic regression algorithm using historical data on loans issued, the following metrics are calculated: cost function, Accuracy, Precision, Recall и score. Polynomial regression and principal component analysis are used to determine the optimal set of input data for the being studied logistic regression algorithm.Results. The impact of data normalization on the final result is estimated, the optimal regularization parameter for solving this problem is determined, the impact of the balance of target values is assessed, the optimal boundary value for the logistic regression algorithm is calculated, the influence of increasing input indicators by means of filling in missing values and using polynomials of different degrees is considered and the existing set of input indicators is analyzed for redundancy.Conclusion. The research results confirm that the application of the logistic regression algorithm for solving loan classification problems is appropriate. The use of this algorithm allows to get quickly a working loan classification tool. Цели. Решение задачи классификации займов имеет большое значение для финансовых институтов, которые должны эффективно распределять денежные активы между субъектами в рамках предоставления финансовых услуг. Поэтому финансовым организациям необходим инструмент наиболее точного определения надежных заемщиков. Одним из инструментов принятия таких решений служит машинное обучение. Целью работы является анализ возможности эффективного применения логистической регрессии для решения задачи классификации займов.Метод. На основе алгоритма логистической регрессии с использованием исторических данных по выданным займам рассчитываются следующие метрики: стоимостная функция, Accuracy, Precision, Recall и мера . Полиномиальная регрессия и метод главных компонент применяются для определения оптимального набора входных данных для исследуемого алгоритма логистической регрессии.Результаты. Оценено влияние нормализации данных на конечный результат, дана оценка влияния сбалансированности целевых значений, рассчитано оптимальное граничное значение для алгоритма логистической регрессии, рассмотрено влияние увеличения входных показателей посредством заполнения отсутствующих значений и использования полиномов разной степени. Имеющийся набор входных показателей проанализирован на избыточность.Заключение. Результаты исследований подтверждают, что применение алгоритма логистической регрессии для решения задач классификации займов является целесообразным. Данный алгоритм позволяет быстро получить работающий инструмент классификации займов.
