Actual problems of automation and information technology (E-Journal) / Актуальні проблеми автоматизації та інформаційних технологій
Not a member yet
254 research outputs found
Sort by
Мультиагентне моделювання у прогнозуванні розповсюдження інфекційних захворювань
Get PDFIn the modern world, engineering and technology are developing extremely fast. In this context, researchers are constantly faced with new complex problems related to the analysis and design of technical systems. One of these classes of complex problems is inverse contact statics problems that arise in various industries, for example, in mechanical engineering, construction, geology, aerospace, and others. In turn, expert systems based on accumulated knowledge and rules can help professionals make rational decisions based on the results of numerical simulations and measurements. This allows them to analyze large amounts of data and provide recommendations on how to choose successful solutions. This paper is devoted to the study of the use of intelligent systems for solving inverse contact problems. Inverse contact problems are an urgent task in many industries, including mechanical engineering, medicine, robotics, and geology. The article discusses the key aspects of using intelligent systems in the context of inverse contact problems. The contact problem of pressing a group of absolutely rigid, single-connected punch with a cross-sectional shape similar to a circle into an elastic half-space was solved. The inverse contact problem of identifying the cross-sectional shape of the punch by the values of normal stresses in the contact zone was solved. The research on the ring shapes of the punches is ongoing. Based on the work done, an appropriate expert system was created to solve the inverse contact problem of identifying the geometric shape of a single-connected group of punches. The knowledge base of the expert system is based on the results of the simulation of the contact interaction process. The ANSYS software package was used for computer modeling. The Static Structural module of the ANSYS computer aided design system provided access to static calculation and finite element analysis. Access to the obtained results and post-processing was performed using the Solutions and Results modules, respectively.У статті представлено розробку мультиагентної моделі прогнозування поширення інфекційних захворювань з використанням середовища імітаційного моделювання NetLogo та мови програмування Python. Основу моделі становить розширена структура SIR, доповнена епідеміологічними станами, що відображають різні етапи перебігу хвороби – від латентного періоду до летальних наслідків. Модель адаптується до соціального, демографічного та інфраструктурного контексту урбанізованих регіонів, зокрема, Дніпропетровської області. Аналіз включає сценарії часткового та повного локдауну, що дозволяє оцінити ефективність різних стратегій протиепідемічного реагування. Застосування Python-бібліотек для візуалізації та обробки даних забезпечує гнучкість у керуванні параметрами моделі та прийнятний рівень аналітичної точності. Результати симуляції вказують на суттєве зниження рівня заражень під час локдаунів, з найбільшою ефективністю у випадку повного обмеження мобільності
Використання методу обернено зважених відстаней з моделлю CALPUFF для інтерполяції концентрацій забруднюючих речовин у повітрі
Get PDFOne of the problem of air quality assessment is to develop an effective interpolation method which includes spatial dependence of pollutant concentrations, providing accurate and reliable results. The paper discusses the use of the inversely weighted distances (IDW) method in combination with the CALPUFF model to interpolate the concentrations of pollutants in the air. IDW is one of the interpolation methods used to approximate the reproduction of functions or data based on a limited data set. CALPUFF is a computer model for predicting emissions and distribution of pollutants in the air, using factors such as: wind direction and speed, atmospheric turbulence, height of polluting sources, terrain, etc. Combining the IDW method with the CALPUFF model allows to use the advantages of both approaches. IDW complements the CALPUFF model by allowing consideration of the spatial dependence of pollutant concentrations, especially in areas with limited or no monitoring. This combination improves the accuracy and reliability of the results of forecasting the distribution of pollutants in the air.Одна з проблем оцінки якості повітря полягає в розробці ефективного методу інтерполяції, який би враховував просторову залежність концентрацій забруднюючих речовин, забезпечуючи точні та достовірні результати. У статті розглядається використання методу обернено зважених відстаней (IDW) у поєднанні з моделлю CALPUFF для інтерполяції концентрацій забруднюючих речовин у повітрі. IDW є одним з методів інтерполяції, що використовується для приблизного відтворення функцій або даних на основі обмеженого набору точок. CALPUFF є комп'ютерною моделлю для прогнозування емісій та розподілу забруднюючих речовин у повітрі, враховуючи такі фактори, як: напрямок і швидкість вітру, турбулентність атмосфери, висоту забруднюючих джерел, рельєф місцевості тощо. Поєднання методу IDW з моделлю CALPUFF дозволяє поєднати переваги обох підходів. IDW доповнює модель CALPUFF, дозволяючи враховувати просторову залежність концентрацій забруднюючих речовин, особливо в областях з обмеженим або відсутнім моніторингом. Таке поєднання поліпшує точність та достовірність результатів прогнозування розподілу забруднень у повітрі
Застосування чисельно-аналітичного підходу до розв’язання задачі ідентифікації параметрів системи еліптичного типу
Get PDFTo understand any physical phenomenon, it's necessary to first create its mathematical model, which involves writing down the basic properties that govern it in mathematical form. Differential equations are a very convenient way to express these properties. Models that describe the deformation of plates and shells are reduced to boundary value problems for differential equations, where numerical and analytical methods are employed to solve them. The analysis of the state of the elements under consideration is carried out based on the results of solving problems, which allows for the selection of more rational parameters. The solution of edge problems for homogeneous and inhomogeneous biharmonic equations and Sophie Germain's equations involves investigating Fredholm's integral equations of the first kind and the self-regulation algorithm of these systems. The biharmonic equation is solved using the potential method when solving a linear problem. Using this algorithm for complex problems is encouraged and promising due to its high practical accuracy in linear problems for complex form areas. The results of research can be utilized to solve linear problems in the case of complex regions.Розглянуті крайові задачі для однорідного та неоднорідного бігармонічних рівнянь та рівняння Софі Жермен, в ході розв’язку яких досліджуються системи інтегральних рівнянь Фредгольма першого роду та алгоритм саморегуляризації цих системи. При розв’язуванні лінійної задачі для бігармонічного рівняння застосовується метод потенціалів. Досягнення високої практичної точності в лінійних задачах для випадку складної форми областей робить обнадійливим і перспективним використання цього алгоритму для цих складних задач. Результати досліджень можуть бути застосовані при розв’язку лінійних задач для випадку складної форми областей
On solving logistics problems using the methods of the theory of optimal set partitioning
Get PDFThe paper is devoted to the study of the stress that occurs when a completely rigid punch is pressed into an elastic half-space under the action of a vertical force. Similar tasks usually arise when calculating rigid foundations with an annular sole in the form of smoke pipes, cooling towers, water towers and other high-rise buildings for air load and load from their own weight. Special attention was paid to the contact zone of the half-space with the punch. In the course of the research, a large number of works devoted to the contact interaction of elastic bodies and the problem of pressing a punch into an elastic half-space were analyzed. Using the ANSYS software package, a finite element model of the interaction of the punch with a flat base was built, the cross section of which occupies a doubly connected region bounded by two similar symmetrically deformed ellipses. To increase the accuracy of calculations at the edges of the contact zone, a more detailed finite element mesh was constructed. Thanks to a large number of experiments, it was possible to obtain a fairly successful partition in the boundary contact zones. The result of modeling in ANSYS is the distribution of loads and deformations of an elastic half-space under the action of a force applied to an absolutely rigid punch. The Matlab software package for numerical analysis allowed for more flexible and detailed processing of data obtained from ANSYS. This has contributed to a deeper understanding of the stress-strain state and has provided the capability to generate graphs for a visual representation of the results. The normal stress arising during the elastic deformation of a half-space under the action of a punch was investigated. The pressure distribution under the punch was obtained. Pressure distribution diagrams were constructed. To provide an assessment of the adequacy of the finite element model, a number of test problems were solved, and numerical results were compared with results obtained analytically. The results of the study showed that the normal stresses obtained analytically at the edges of the contact zone are significantly higher than the numerical ones and go to infinity. The results obtained by numerical calculations reach their maximum values at the contact boundaries. The results of the numerical solution are within the permissible deviations. The obtained model can be used to analyze and predict the load, wear and destruction of the contact area.The paper presents an approach to solving a broad class of logistics problems based on the methods of the theory of optimal set partitioning. In particular, a mathematical formalization is proposed for problems related to spatial allocation of objects, route optimization, territory zoning, and resource distribution, formulated as optimal set partitioning problems according to predefined efficiency criteria. The main focus is on the dynamic aspects of the problem formulation, which involve time-varying input data as well as stochastic components and uncertainty. Algorithmic approaches to solving such problems are outlined, including the use of modified heuristic and metaheuristic methods, as well as elements of machine learning for forecasting changes in system parameters. The results of numerical modeling are presented, illustrating the effectiveness of the proposed approach using examples from transportation logistics and regional network servicing. The obtained results can be used to improve the efficiency of decision-making in logistics, urban planning, and other applied fields where it is essential to consider both spatial structure and dynamic changes
Порівняння сервісів інтерактивної взаємодії зі студентами на прикладі Mentimeter та ClassPoint
Get PDFThe article explores the importance and relevance of interactive engagement in modern education to enhance student interest and improve learning efficiency. The primary focus is on the comparative analysis of the free versions of two interactive engagement services: Mentimeter and the emerging ClassPoint, also available for free use. The authors examine the functional capabilities, advantages, and limitations of each service from an educational perspective. Examples of utilizing both services are provided. The significant potential of using artificial intelligence, offered by ClassPoint for generating slide-specific quizzes, is highlighted. The article aims to assist educators and researchers in choosing the optimal tool to enhance the learning process in both online and offline formats. The analysis of these interactive services contributes to understanding their impact on education improvement and communication enhancement between educators and students.В статті досліджується важливість та актуальність використання інтерактивної взаємодії у сучасному навчальному процесі для підвищення зацікавленості студентів та покращення ефективності навчання. Основний акцент приділяється порівняльному аналізу безкоштовних версій двох популярних сервісів інтерактивної взаємодії: Mentimeter та нового учасника на ринку – ClassPoint, також доступного для безкоштовного використання. Автори розглядають функціональні можливості, переваги та обмеження кожного сервісу з педагогічної перспективи. Наведено приклади використання обох сервісів. Відмічено великий потенціал використання штучного інтелекту, що пропонується сервісом ClassPoint для генерації тестів до слайду. Стаття націлена на допомогу викладачам та дослідникам у виборі оптимального інструменту для поліпшення навчального процесу як в онлайн, так і офлайн форматах. Аналіз цих інтерактивних сервісів сприятиме зрозумінню їхнього внеску у вдосконалення освіти та покращення комунікації між викладачем та студентами
Розробка індивідуальних профілів пацієнтів на основі методів машинного навчання
Get PDFThe aim of this study was to comprehensively understand the profiles of lung cancer patients by integrating data from telemedical call records and electronic medical records (EMRs). The study population comprised 75 patients diagnosed with lung cancer, and the data collection period spanned from 2020 to 2021. The telemedical call database contained 2,353 call records from 678 patients, of which 75 were diagnosed with lung cancer. The electronic medical records (EMRs) of the lung cancer patients were filtered to include only relevant data. The clinical notes in the EMRs contained information about the patients' conditions, medical procedures, and general information generated during specific clinical processes. The study methodology involved two main stages. In the first stage, relevant EMRs were identified and retrieved for the sample of lung cancer patients. The second stage involved the application of clinical knowledge extraction technology, which utilized natural language processing (NLP) techniques such as tokenization, part-of-speech tagging, chunking, and named entity recognition. These NLP methods facilitated the automated extraction of structured information from unstructured clinical notes, identifying medical entities such as disease names, symptoms, medications, and procedures. The information was extracted and transformed into a structured format using XML Metadata Interchange. It was then converted into a database that is suitable for analysis and information retrieval. Post-processing steps included resolving contradictions and establishing relationships between named entities and their contexts. The database produced a final output that organised patient characteristics and their changes over time. This provided insights into the patient's profile and allowed for the tracking of their condition over an extended period. The findings indicate that integrating data from multiple sources and leveraging NLP techniques can provide a more comprehensive and detailed understanding of lung cancer patient profiles. This method allowed for the categorisation of distinct subgroups based on disease severity, overall health status, and demographic characteristics. This facilitates personalised and effective treatment approaches and optimises healthcare delivery for lung cancer patients based on their individual needs and characteristics.У роботі описується використання телемедичних послуг для пацієнтів з раком легенів та застосування методів обробки природної мови (NLP) для вилучення структурованої інформації з неструктурованих клінічних записів. Дослідження поєднує дані з бази даних викликів телемедичної служби та електронних медичних карток пацієнтів з раком легенів. Для опрацювання неструктурованих текстових даних використовуються методи NLP, такі як токенізація, розмічування частин мови та розпізнавання іменованих сутностей. Інтеграція різноманітної інформації про пацієнтів, включаючи демографічні дані, діагнози, лікування, результати обстежень, дозволяє глибше зрозуміти профілі пацієнтів та перебіг захворювання. Результати вказують, що детальне профілювання пацієнтів з урахуванням факторів, окрім стандартних клінічних профілів за віком та статтю, може забезпечити персоналізований та ефективніший підхід до лікування раку легенів та оптимізації надання медичної допомоги
Оцінювання оптимальної кількості кластерів для методу k-середніх на основі кусково-лінійної регресії з одним вузлом
No full textThe k-means is a widely used and popular clustering method. One of its challenges is the need to determine the number of clusters in advance. There are several approaches to overcome this challenge, the simplest of which is the elbow method. The optimal number of clusters in the elbow method is identified at the point where the sum of squared distances between points and cluster centroids no longer demonstrates a significant decrease. As the identification is made visually it may be rather subjective. The paper considers the automated determination of the number of clusters in the elbow method using a piecewise linear regression model with one changepoint.Метод k-середніх є одним з найпростіших і в той же час уживаніших методів кластеризації. Але під час його застосування дослідник постає перед потребою попередньо оцінити оптимальну кількість кластерів. Один з простих способів зробити це полягає у застосуванні методу ліктя. Метод ліктя містить такі кроки: 1) застосовують метод k-середніх за різних значень кількості кластерів k, наприклад, за k = 1, 2, … M, де M – задана користувачем максимальна кількість кластерів; 2) для кожного k обчислюють суму квадратів відстаней між точками і центроїдами кластерів, яку називають інерцію; 3) будують графік кривої, яка показує залежність інерції від кількості кластерів k; 4) знаходять точку на графіку, після якої інерція перестає суттєво зменшуватися. В цій точці графік змінює свій нахил і наче згинається. Це нагадує зігнуту в лікті руку, тому точку згину називають «ліктем». Значення k, що відповідає ліктю, вважають оптимальною кількістю кластерів. Отже, точку ліктя визначають шляхом візуального аналізу графіка, що може бути досить суб’єктивним. В роботі розглянуто можливість застосувати кускову регресію в даному методі і шукати точку ліктя як вузол склеювання кускової регресії. З цією метою пропонується сформувати масив, який для кожного k містить значення логарифму інерції, за цим масивом відновити кусково-лінійну регресію з одним вузлом і знайдений вузол прийняти за точку ліктя і відповідно оптимальну кількість кластерів. Проведені в роботі експерименти показали працездатність такої процедури визначення оптимальної кількості кластерів. При цьому дана процедура не гарантує знаходження оптимальної кількості кластерів, оскільки сам метод ліктя цього не гарантує. Розглянута процедура лише автоматизує і полегшує процес вибору точки ліктя. Під час застосування процедури було виявлено певну чутливість до заданої користувачем максимальної кількості кластерів M. В ході експериментів, проведених в даній роботі, хороші результати мали місце, коли максимальну кількість кластерів встановлювали рівною кореню квадратному з кількості елементів у вибірці, яка підлягала кластеризаці
Огляд методів аналізу даних та методів машинного навчання при прогнозуванні ішемічної хвороби серця
Get PDFHeart disease is a major cause of disability and death. Diagnosing and treating heart disease is very challenging, especially in developing countries, due to the lack of effective resources that affect the proper prognosis and treatment of patients. Although a large proportion of cardiovascular diseases are preventable, their number continues to rise, mainly because preventive measures are insufficient. This review is based on 40 studies on the use of data mining and machine learning techniques to predict heart disease. The Semantic scholar search engine was used to search the literature. The following components of data mining are considered: dataset search, data preprocessing, machine learning algorithms, the most effective algorithms and software used to predict coronary heart disease.Захворювання серця є однією з основних причин ускладнення життя людей та їхньої смерті. Діагностика та лікування серцевих захворювань є дуже складними, особливо в країнах, що розвиваються, через недоступність ефективних ресурсів, які впливають на правильне прогнозування та лікування пацієнтів. Хоча значній частині серцево-судинних захворювань можна запобігти, їх кількість продовжує зростати, головним чином через те, що профілактичні заходи є недостатніми. Цей огляд ґрунтується на 40 дослідженнях використання методів інтелектуального аналізу даних та машинного навчання для прогнозування серцевих захворювань. Для пошуку літератури використовувалась пошукова система Semantic scholar. Розглянуто такі складові інтелектуального аналізу даних: пошук наборів даних, попередня обробка даних, алгоритми машинного навчання, найефективніші алгоритми та програмне забезпечення, що використовуються для прогнозування ішемічної хвороби серця
Особливості організації теоретичних онлайн-занять
Get PDFSome features of the organization of theoretical online classes are considered. The features of online tools for organizing material exchange and establishing feedback are analyzed, features that must be taken into account when choosing such tools are highlighted. The main characteristics were clarified and a comparative analysis of online services for establishing quick feedback with the audience was carried out. The trend of recent years is the introduction of a mixed education system in institutions of higher education. This is accompanied by the creation and development of informational educational environments that have certain tools for organizing the learning process and its modernization. That is, there is an opportunity to combine traditional and computer-based forms of education. Such services as MS Teams, MS Power Point, Mentimeter, Slido are considered. It should be noted that interactive surveys can be organized not only remotely, but also in classrooms, during offline lectures. Taking into account the fact that almost all students today have smartphones and access to the Internet, from a technical point of view, the organization of the survey will not be problematic. At the same time, for many listeners, participating in an anonymous electronic survey is much easier than speaking in public or asking questions in the audience. Therefore, the results of quick surveys help the teacher in a short time to receive the results of feedback from the entire audience of listeners and to understand what needs to be additionally explained or commented on from the presented material. Therefore, the use of the considered interactive tools during the lecture increases the interest of students in the active perception of the material, stimulates its effective assimilation, allows establishing quick feedback with the audience of listeners, and, in general, increases their interest in learning, promotes the development of communication skills.Розглянуто деякі особливості організації теоретичних онлайн занять. Проаналізовано особливості онлайн засобів організації обміну матеріалом та встановлення зворотного зв’язку, виділено особливості, які необхідно враховувати при виборі таких засобів. Розглянуто такі сервіси як, MS Teams, MS Power Point, Mentimeter, Slido. З’ясовано основні характеристики та проведено порівняльний аналіз онлайн сервісів для встановлення швидкого зворотного зв’язку з аудиторією
Огляд існуючих методів та алгоритмів приховування інформації в цифрових сигналах
Get PDFIn this article, the main attention is paid to the research of existing methods and algorithms for hiding information in digital signals with the aim of further creating information technology for hiding information in digital signals. Steganographic studies are based on insufficient reliability of the cryptographic systems themselves and the ambitions to full secrecy in an open system environment. Governments in many countries have passed laws that limit the reliability of cryptosystems or forbid them altogether. Badly that this leaves most of the internet community with enough weak and often faulty encryption algorithms, or generally without them. That's why steganography comes to the rescue. You can use steganography to hide sensitive data in some file and only sides who wish to receive the message know that the message is secret. The development of computer technology in recent decades has given a new impetus to the development of computer steganography. Many new areas of application have appeared. Messages are now embedded in digital data, usually analog in nature. These are speech, audio recordings, images, videos. There are also ideas for embedding information in text files and executable files, This science has generated a lot of interest in recent years, especially in the field of computer security, as it has been used by criminal and terrorist organizations. However, this is nothing new, as it has been in use since ancient times and has traditionally been used by police, military and intelligence agencies, as well as criminals or civilians wishing to escape state control, especially in tyrannical regimes. Classical steganography was solely based on ignoring the covert channel in use, whereas in the modern era, digital channels (image, video, audio, and communication protocols) are also used to achieve the goal. In many cases, the container object is known, but the algorithm for inserting information into the specified object is unknown.В даній статті основну увагу приділено дослідженню існуючих методів та алгоритмів приховування інформації в цифрових сигналах з метою подальшого створення інформаційної технології приховування інформації в цифрових сигналах