Вісник Київського національного університету імені Тараса Шевченка. Серія: фізико-математичні науки
Not a member yet
409 research outputs found
Sort by
Класифікація ЕКГ сигналів методами машинного навчання
Get PDFThe importance of electrocardiogram (ECG) analysis is difficult to overestimate. Rhythm of life, stress and other factors affect the frequency of diseases and their early appearance. At the same time, the technologization (digitalization) of life and hardware-software complexes, such as mobile electronic cardiographs and wearable devices in general, which are rapidly developing, open new opportunities for rapid analysis of human state by certain indicators, as well as allow to diagnose on the new higher level in almost real time.
There are many methods for analyzing cardiograms. In this paper, the authors propose a new approach based on an ensemble of individual classifiers, which effectively solves the problem of ECG analysis. The study is based on the PhysioNet Computing in Cardiology Challenge 2017 and the MIT-BIH Arrhythmia Database. The algorithm consists of the following stages: data filtering using moving average and Butterworth filters, R-peak localization via threshold and grouping method, ECG resampling for the better comparability, “Noisy” vs “NotNoisy” classification as the most hard-to-identify class, final classification as “Normal”, “Atrial Fibrillation”, “Other” using an ensemble of 1D CNN classifiers and a final classifier of selection using logistic regression, random forest or support vector machine (SVM).
The proposed method shows high accuracy by the metric F1, so it gives the background for further research, optimization and implementation. This way this algorithm could help to save human’s life by in-time detection of problems with cardiovascular system (CVS) at early stage.
Pages of the article in the issue: 70 - 77
Language of the article: UkrainianВажливість аналізу електрокардіограм (ЕКГ) важко переоцінити. Ритм життя, стреси та інші фактори впливають на частоту захворювань та їх ранні прояви. Разом з тим, технологізація (цифровізація) життя та апаратно-програмних комплекси, такі як мобільні електронні кардіографи та носимі пристрої загалом, що бурхливо розвиваються останнім часом, відкривають нові можливості для швидкого аналізу стану людини за певними показниками, а також дозволяють проводити діагностику на новому рівні практично у реальному часі.
Існує багато методів для аналізу кардіограм. В даній роботі авторами запропоновано новий підхід, що ефективно розв’язує задачу аналізу ЕКГ. Дослідження базується на наборі даних PhysioNetComputing in Cardiology Challenge 2017 та MIT-BIH Arrhythmia Database. Алгоритм складається зтаких етапів: фільтрація даних, локалізація R піків, передискретизація ЕКГ, визначення класу ЕКГ задопомогою ансамблю з 1D CNN та підсумкового класифікатора.
Запропонований метод показує високу точність за метрикою F1, тому являє собою цінність дляподальших досліджень, оптимізації та впровадження
Моделювання функцій життєдіяльності та смертності по даних для населення України
Get PDFIn the work the approach to modeling of data sets of the life table is given. Life expectancy limits based on stochastic mortality modeling and the application of the critically low first achievement theory are also investigated. Particular attention is paid to the representation of the function of health, together with a well-established theory of the Force of Mortality, as well as life tables. The parameters of the model are estimated and analyzed according to the data of demographic tables for the population of Ukraine.
Pages of the article in the issue: 78 - 83
Language of the article: UkrainianВ роботі наведено підхід до моделювання наборів даних таблиці життя. Також досліджуються межі очікуваної тривалості життя на основі стохастичного моделювання смертності та застосування теорії першого досягнення критично низького рівня
Поліпшення якості оптоакустичної візуалізації: співставлення фізичного та числового експерименту
Get PDFOptoacoustic imaging is based on the generation of thermoelastic waves by heating an object in an optically inhomogeneous medium with a short laser pulse. The generated ultrasonic waves contain information about the distribution of structures with predominant optical absorption. Detection of acoustic perturbations on the surface of the object and the application of the backprojection algorithm are used to create a picture of the absorbed energy inside the environment. Conventional reconstruction methods lead to artifacts due to the peculiarities of the recovery algorithm. This study proposes an iterative procedure to reduce these artifacts. The algorithm minimizes the error between the measured signals and the signals calculated from the recovered image. The paper compares the results of processing optoacoustic signals implemented in numerical experiments with the results of physical experiments. It is shown that the quality of the recovered images improves even with a small number of iterations.
Pages of the article in the issue: 46 - 56
Language of the article: UkrainianОптоакустична візуалізація заснована на генерації термопружних хвиль шляхом нагрівання об’єкта в оптично неоднорідному середовищі коротким лазерним імпульсом. Сгенеровані ультразвукові хвилі містять інформацію про розподіл структур з переважним оптичним поглинанням. Виявленні на поверхні об’єкта акустичні збурення та застосування алгоритмів реконструкції дозволяють відтворити картину поглиненої енергії всередині середовища. Звичайні методи реконструкції призводять до артефактів через особливості алгоритму відновлення. Це дослідження пропонує ітераційну процедуру для зменшення цих шкідливих спотворень. Алгоритм мінімізує похибку між виміряними сигналами та сигналами, розрахованими з відновленого зображення. У роботі порівнюються результати обробки оптоакустичних сигналів, реалізованих у чисельних експериментах, з результатами фізичних експериментів. Показано, що якість відновлених зображень покращується навіть при невеликій кількості ітерацій
Розрахунок границь робочої зони круглого магнітного аплікатора
Get PDFWe considered the problem of modeling a magnetic applicator of round shape, designed to act on an object (target) with a constant or variable magnetic field. Due to the fact that the magnetic field monotonically decreases with increasing distance to the applicator, the model includes 3 applicators with different radii, and the problem is solved based on their comparison At the same time, the larger and smaller applicators have radii that are larger or smaller than the radius of the average applicator by the same number of times (scale factor k). Analytical dependences on k of the near, far boundary, and middle of the intermediate zone, i.e., the working zone, in which the target should be located, were found in the approximation of the current loop. Asymptotics were found in extreme cases of minimal (k=1) and large (k>>1) scale factors. It is shown that the middle of the working zone at k=1 is equal to R/√2, (R is the radius of the applicator), and at k>>1 it grows as (R/2) k^(1/3). These results provide a solution to the "direct" problem of choosing target parameters for an applicator of a certain radius - size and distance to it. Such a selection is critical when the targets have a sufficiently large size and the distance to which cannot exceed a certain critical value (depth of occurrence), which takes place in particular for the action by magnetic field on certain organs or the area of localization of magnetic (nano)materials inside biological objects, including humans or animals.
Pages of the article in the issue: 86 - 91
Language of the article: UkrainianРозглянута задача моделювання магнітного аплікатора круглої форми, призначеного для дії на об’єкт (мішень) постійним чи змінним магнітним полем. У зв’язку з тим, що магнітне поле монотонно спадає з ростом відстані до аплікатора, модель включає 3 аплікатори з різними радіусами, а задача вирішується на основі їх порівняння. При цьому більший та менший аплікатори мають радіуси, які більше чи менше радіуса середнього аплікатора в однакову кількість раз (коефіцієнт масштабу k). В наближенні витка зі струмом знайдено аналітичні залежності від k ближньої, дальньої границі та середини проміжної зони, тобто робочої зони, в якій повинна знаходитися мішень. Знайдено асимпотики у крайніх випадках мінімального (k=1) та великого (k>>1) коефіцієнтів масштабу. Показано, що середина робочої зони при k=1 рівна R/√2, (R – радіус аплікатора),а при k>>1 росте як (R/2) k^(1/3). Ці результати дають вирішення «прямої» задачі – для аплікатора певного радіусу підібрати параметри мішені – розмір та відстань до неї. Такий підбір критичний, коли мішені мають достатньо великий розмір та відстань до яких не може перевищувати певної критичної величини (глибини залягання), що має місце зокрема при дії магнітним полем на певні органи чи області локалізації магнітних (нано)матеріалів всередині біооб’єктів, в т. ч. людини чи тварини
Iнварiантнi поверхнi для певних класiв систем другого порядку стохастичних диференцiальних рiвнянь зi стрибками
Get PDFIn this paper, we consider the concept of invariant sets of inhomogeneous stochastic differential equations with jumps. For certain classes of systems of the second order of inhomogeneous stochastic differential equations with jumps the necessary and sufficient conditions for the invariance of the corresponding surfaces are established. The obtained results provide opportunities to find the invariant surfaces and conditions of their invariance for the specified classes of stochastic differential equations.
Pages of the article in the issue: 22 - 27
Language of the article: UkrainianУ статтi розглядається поняття iнварiантних множин неоднорiдних стохастичних диференцiальних рiвнянь зi стрибками. Для певних класiв систем другого порядку неоднорiдних стохастичних диференцiальних рiвнянь зi стрибками знайдено необхiднi i достатнi умови iнварiантностi вiдповiдних поверхонь. Отриманi результати дозволяють знаходити iнварiантнi поверхнi та умови їх iнварiантностi для вказаних класiв стохастичних диференцiальних рiвнянь.
Сторінки у випуску: 11 - 21
Мова статті: українськ
Обмеженi розв’язки рiзницевого рiвняння другого порядку зi стрибками операторних коефiцiєнтiв
Get PDFWe study the problem of existence of a unique bounded solution of a difference equation of the second order with a variable operator coefficient in a Banach space. In the case of a finite number of jumps of an operator coefficient necessary and sufficient conditions are obtained.
Pages of the article in the issue: 57 - 61
Language of the article: EnglishВ роботi вивчається питання iснування єдиного обмеженого розв’язку рiзницевого рiвняння другого порядку зi змiнним операторним коефiцiєнтом у банаховому просторi. Для випадку скiнченного числа стрибкiв операторного коефiцiєнта отримано необхiднi та достатнi умови
Про оцінку ймовірності переповнення буферу для мереж зв’язку
Get PDFIn recent years, a large number of research of telecommunications traffic have been conducted. It was found that traffic has a number of specific properties that distinguish it from ordinary traffic. Namely: it has the properties of self-similarity, multifractality, long-term dependence and distribution of the amount of load coming from one source.
At present, many other models of traffic with self-similarity properties and so on have been built in other researched works on this topic. Such models are investigated in this paper, which considers traffic in telecommunications networks, the probability of overflow traffic buffer. Statistical models are built to analyze traffic in telecommunications networks, in particular to research the probability of buffer overflow for communication networks.
The article presents the results of the analysis of processes in telecommunication networks, in particular traffic; research of possibilities of representation of real processes in the form of random processes on the basis of use of statistical simulation model; the necessary mathematical and statistical models are selected and analyzed; software-implemented models using the Matlab environment; visual graphs for comparison of the received data are given; the analysis of the received models is carried out.
Pages of the article in the issue: 64 - 69
Language of the article: UkrainianУ даній статті досліджується трафік у телекомунікаційних мережах, ймовірність переповнення буфера трафіку. Для цього у роботі проаналізовано процеси у телекомунікаційних мережах, зокрема залежності трафіку; проведено дослідження можливостей представлення реальних процесів у вигляді випадкових процесів на основі використання статистичного імітаційного моделювання; підібрано та проаналізовано необхідні математичні, статистичні моделі; програмно реалізовано дані моделі за допомогою середовища Matlab; побудовано необхідні графіки для порівняння отриманих даних; проведено аналіз отриманих моделей
Математична модель фінансової динаміки страхової компанії
Get PDFThis paper is devoted to the construction of a mathematical model of financial dynamics of life insurance company. The methods of calculating insurance amounts, payments, net premium reserve are studied, their generalization is carried out taking into account various types of insurer\u27s expenses for ensuring the activities of the insurance company, the sensitivity of the financial dynamics of the insurance company depending on the input parameters of the model is analyzed. The results of the work are of great practical importance for modeling the work of the insurance company, because the National Bank of Ukraine implements mandatory monitoring of the solvency of the insurance company on the basis of the insurer\u27s reporting data.
Pages of the article in the issue: 28 - 36
Language of the article: UkrainianДана робота присвячена побудові математичної моделі фінансової динаміки страхової компанії зі страхування життя. Вивчено методи обчислення страхових сум, платежів, резерву нетто-премій, здійснено їх узагальнення із врахуванням різних типів витрат страховика на забезпечення діяльності страхової компанії, проаналізовано чутливість фінансової динаміки страхової компанії в залежності від вхідних параметрів моделі. Результати роботи мають важливе практичне значення для моделювання роботи страхової компанії, адже Національний банк України впроваджує обов’язковий моніторинг забезпечення платоспроможності страхової компанії на основі звітних даних страховика.
Сторінки у випуску: 28 - 36
Мова статті: українськ
Професор Г.Л. Кулініч (09.12.1938 – 10.02.2022) – видатний вчений і педагог
Get PDFPages of the article in the issue: 11 - 21
Language of the article: UkrainianСторінки у випуску: 11 - 21
Мова статті: українськ
Оцiнювання ймовiрностi банкрутства бiномiально розподiленого числа -субгауссових позовiв
No full textIn this paper, we study the properties of a risk process, formed by binomial sum of -sub-Gaussian risks. Estimates for probability of exceeding a monotone increasing continuous curve by such a sum are obtained. In particular, the ruin probability estimate is derived for the risk process in case of linearly incoming premiums.
Pages of the article in the issue: 20 - 27
Language of the article: UkrainianУ роботі досліджуються властивості процесу ризику, який утворений біноміальною сумою -субгауссових ризиків. Отримано оцінки для ймовірності виходу такої суми за монотонно зростаючу неперервну функцію. Зокрема, за лінійного надходження премій отримано оцінку банкрутства для відповідного процесу ризику