1635 research outputs found
Sort by
Вычислительный анализ структурного cостава геномов коронавирусов
Get PDFEcological disasters, wars in regions with microbiological weapons depots, deforestation, domestication of wild animals, consumption of infected animals, contamination of water and food products and their components, experiments with viruses, deficiencies and other defects of the immune system in modern humans and other mammals became the impetus for the evolution of new dangerous and extremely dangerous viruses. Due to the emergence of new dangerous viruses, the importance and demand for knowledge and skills of computational biology, epidemiology and virology in modern society have increased. Modern sequencers are capable of producing large amounts of bioinformatic data that is represented in the form of genomic texts. Comparative сomputational analysis of this information is necessary to clarify the issues of phylogenesis, mutational profiling, molecular evolution, identification of insertions of other genomes, annotation of genome regions, search for targets for vaccine development and pharmacotherapy. In this сontext, authors conducted a computational experiment of comparative analysis of the genomic texts of Belarusian coronavirus samples against a number of selected complete genomes of dangerous and extremely dangerous viruses and coronaviruses of various origins. Data analysis was performed using the YASS, genomic texts were downloaded from the GISAID, the custom genomic data processing pipeline based on the Galaxy bioinformatics platform was also applied. The article presents the results of an analysis of the available scientific literature and the computational experiment comparing the genomic texts of Belarusian coronavirus samples with a number of selected complete genomes of dangerous and especially dangerous viruses and coronaviruses of various origin. A significant similarity of the new coronavirus with the recombinant coronavirus, as well as partial similarity with synthetic coronavirus, Rubella, Ebola 1976, HIV-2 (human immunodeficiency virus), Middle East respiratory syndrome, simian immunodeficiency and Marburg fever viruses have been found. Экологические катастрофы, уменьшение площади лесных насаждений, одомашнивание диких животных, употребление в пищу зараженных животных, загрязнение воды и продуктов питания и их компонентов, эксперименты с вирусами, дефициты и дефекты иммунной системы у современного человека и других млекопитающих стали толчком к развитию новых опасных и особо опасных вирусов. Пандемия коронавируса, отнесенного к категории опасных вирусов, привела к повышению востребованности знаний и навыков вычислительной биологии, эпидемиологии и вирусологии в современном обществе. Существующие секвенаторы способны производить большие объемы биоинформационных данных, которые отображаются в виде геномных текстов. Сравнительный вычислительный анализ такой информации необходим для выяснения вопросов филогенеза, мутационного профилирования, молекулярной эволюции, определения вставок других геномов, аннотирования регионов геномов, поиска мишеней для разработки вакцин и фармакотерапии. В связи с этим авторами статьи проведен вычислительный эксперимент сравнительного анализа геномных текстов белорусских образцов коронавируса с рядом отобранных полных геномов опасных и особо опасных вирусов и коронавирусов различного происхождения. Анализ данных выполнен компьютерной программой YASS, геномные тексты загружали из GISAID, также был использован самостоятельно разработанный конвейер обработки геномных данных на основе биоинформационной платформы Galaxy. В результате анализа данных обнаружено значительное сходство нового коронавируса с рекомбинантным коронавирусом, частичное сходство с вирусами синтетического коронавируса, краснухи, Эбола 1976, ближневосточного респираторного синдрома, ВИЧ-2 (вируса иммунодефицита человека), вируса иммунодефицита обезъян и лихорадки Марбурга.
Вычисление пространственных координат целей в угломерноразностно-дальномерных комплексах пассивной локации численными итерационными методами
Get PDFThis paper presents the analysis results of the iterative numerical algorithms use for roots calculating of nonlinear equations systems (Levenberg-Marquardt, Newton’s algorithm, modified Newton’s algorithm, sequential iterations and gradient descent) describing the process of spatial rectangular coordinates calculating of radio emission sources in the angle-difference-rangefinder passive location complexes with different configurations (containing from 2 to 4 receivers). The main objectives of the work include determining optimal number of receiving points and choosing the most effective way to transform the coordinates of the observed parameters vector (a set of range differences and angular coordinates estimates of objects emitting radio signals in relation to the receiver spatial location of the system) into a measured parameters vector (spatial rectangular coordinates of the observation object). The criteria for further comparison of the using analyzed algorithms results were determined by the following characteristics: working area of the passive location complex (the part of the space within which the targets coordinates estimates deviation from their true values does not exceed the maximum allowable values); average error of calculating the target spatial coordinates in the working area; number of coordinate calculating stages of radio sources in the studied part of the space. The results of a comparative analysis of the obtained numerical values by the selected criteria allowed us to conclude that the optimal implementation is the implementation of the angle-difference-rangefinder passive location complexes consisting of four receiving points and the use of the Levenberg-Marquardt algorithm for calculating the spatial coordinates of radio emission sources. В статье представлены результаты анализа использования итерационных численных алгоритмов вычисления корней систем нелинейных уравнений (Левенберга-Марквардта, алгоритм Ньютона, модифицированный алгоритм Ньютона, последовательных итераций и градиентного спуска), описывающих процесс вычисления пространственных прямоугольных координат источников радиоизлучения в угломерно-разностно-дальномерных комплексах пассивной локации с различной конфигурацией (содержащих в своем составе от двух до четырех приемников). Исследования включали в себя определение оптимального числа приемных пунктов и выбор наиболее эффективного способа преобразования координат вектора наблюдаемых параметров (совокупность оценок разностей дальности и угловых координат излучающих радиосигналы объектов в привязке к пространственному расположению приемников системы) в вектор измеряемых параметров (пространственные прямоугольные координаты объекта наблюдения). Критериями для последующего сравнения результатов использования анализируемых алгоритмов были определены следующие характеристики: рабочая зона комплекса пассивной локации (часть пространства, в пределах которой отклонение оценок координат целей от их истинных значений не превышает максимально допустимых значений); средняя ошибка вычисления пространственных координат целей в рабочей зоне; число этапов вычисления координат источников радиоизлучения в исследуемой части пространства. Результаты сравнительного анализа полученных численных значений выбранных критериев позволили сделать выводы о том, что оптимальными являются реализация угломерно-разностно-дальномерных комплексов пассивной локации в составе четырех приемных пунктов и применение для вычисления пространственных координат источников радиоизлучения алгоритма Левенберга-Марквардта
Принятие решений на основе условной нечеткой меры
Get PDFThe application of a conditional logical formula of three-valued calculus in the decision-making system is considered. A conditional logical formula makes it possible to determine a conditional fuzzy measure on its basis, which is associated with the following positive aspects. First, there is no need for expert evaluation of the fuzzy measure of the truth of the conclusion for fuzzy premises, which reduces the degree of subjectivity and eliminates the need to ensure the completeness of statistical data, as well as the justification of completeness. Secondly, the proposed version of calculating conditional conclusions relatively simply allows for a multi-premise case and the ability to evaluate the importance of premises based on their priorities (in classical approaches like Mamdani, premises do not differ in their degree of importance for conclusions). Thirdly, there is no needto eva luate the degree of truth of the rules themselves for fuzzy conclusions. These advantages simplify practical use and ultimately improve the quality of decisions made, especially in the case of a large number of inputs (for exam ple, numbered in tens). An example of the practical use of the approach developed on the basis of a fuzzy conditional measure for making decisions about the correction of the learning process based on the testing results is given.Рассмотрено применение уcловной логической формулы трехзначного исчисления в системе принятия решений. Такая формула дает возможность определения на ее основе условной нечеткой меры, что связано со следующими положительными моментами. Во-первых, отпадает необходимость в экспертном оценивании нечеткой меры истинности заключения для нечетких посылок, что уменьшает степень субъективности и устраняет необходимость обеспечения полноты статистических данных, а также обоснование полноты. Во-вторых, предлагаемый вариант вычисления условных заключений сравнительно просто допускает многопосылочный случай и возможность оценивать важность посылок на основе их приоритетов (в классических подходах типа Мамдани посылки не различаются по степени их важности для заключений). В-третьих, нет необходимости оценивать степень истинности самих правил для нечетких заключений. Указанные достоинства упрощают практическое использование и, в конечном итоге, повышают качество принимаемых решений, особенно в случае большого числа входных посылок (например, исчисляемого десятками). Приводится пример практического использования развиваемого на основе нечеткой условной меры подхода для принятия решений о коррекции процесса обучения по результатам тестирования
Способ когерентной компенсации боковых лепестков спектра мешающих отражений в задаче обнаружения малоскоростных и малозаметных объектов
Get PDFThe detection of low-speed objects is a challenging task. The small radar cross-section of low-speed objects varying from one-thousandths to one-tens of a square meter practically excludes a successful detection of such objects against intense clutter from static objects by existing methods. In this work we present a method of coherent compensation of clutter from static objects in the sidelobes of the spectrum. The method provides successful detection of low-speed and low-visibility objects with reflective characteristics that create signals with power comparable to the power of spectral sidelobes of the clutter. The method is based on the representation of the side lobes of the spectrum of interfering reflections not in the form of noise, which determines the limiting level of “background whitening”, but in the form of a coherent spectral structure, amenable to further compensation. The proposed method must be especially effective in complicated situations such as when detecting signals reflected from low-speed and low-visibility objects (e.g., quadcopters) versus intensive clutter reflections from metal structures and buildings.Обнаружение малоскоростных объектов – сложная задача. Малая эффективная отражающая поверхность малоскоростных объектов, составляющая десятые – тысячные доли квадратного метра, практически исключает успешное решение задачи обнаружения их на фоне интенсивных мешающих отражений от местных предметов существующими методами. В статье представлен способ когерентной компенсации мешающих отражений от местных предметов в области боковых лепестков спектра. Способ обеспечивает успешное обнаружение малоскоростных и малозаметных объектов с отражательными характеристиками, создающими сигналы, сопоставимые по мощности с боковыми лепестками спектра отражений от местных предметов. Метод основывается на представлении боковых лепестков спектра мешающих отражений не в виде шума, определяющего предельный уровень «обеливания фона», а в виде когерентной спектральной структуры, поддающейся дальнейшей компенсации. Способ особенно эффективен в сложной ситуации – при выделении сигналов, отраженных от малоскоростных и малозаметных объектов (например, квадрокоптеров), на фоне интенсивных мешающих отражений от металлоконструкций и зданий
Влияние алюминия на синтез графитоподобного нитрида углерода из тиомочевины
Get PDFThe synthesis of a composite material based on graphitic carbon nitride by pyrolytic decomposition at 550 °C of a mechanical mixture of thiourea with the addition of aluminum powder in the amount of 5–30 wt.% has been studied. According to the scanning results by means of electron microscopy, energy dispersive X-ray spectroscopy, and X-ray diffractometry the synthesized material consists of carbon nitride, aluminum sulfide, residual metallic aluminum and aluminum hydroxide. The excess of metallic aluminum is due to the partial interaction with sulfur-containing volatile substances formed during the thermal decomposition of thiourea. It is shown that the intensity and width of the photoluminescence spectra of the synthesized composites are determined by the aluminum concentration in the initial mixture. As the aluminum concentration increases from 5 to 30 wt.%, the photoluminescence intensity maximum shifts to the long wavelength region from 534 to 560 nm. This can be used to create optoelectronic devices based on the graphitic carbon nitride.Исследован процесс формирования композитного материала на основе графитоподобного нитрида углерода путем пиролитического разложения при 550 °C смеси тиомочевины с добавлением алюминиевой пудры в количестве 5–30 масс.%. Анализ методами растровой электронной микроскопии, энергодисперсионной рентгеновской спектроскопии и рентгеновской дифрактометрии позволил установить, что синтезированный материал состоит из нитрида углерода, сульфида алюминия, остаточного металлического алюминия и его гидроокиси. Избыток металлического алюминия обусловлен частичным взаимодействием с серосодержащими летучими веществами, образующимися при термическом разложении тиомочевины. Показано, что интенсивность и ширина спектров фотолюминесценции синтезированных композитов определяется концентрацией алюминия в исходной смеси. Максимум интенсивности фотолюминесценции при увеличении концентрации алюминия от 5 до 30 масс.% смещается в длинноволновую область с 534 на 560 нм. Это может быть использовано при создании оптоэлектронных устройств на основе графитоподобного нитрида углерода
Способ подведения дозы при проведении брахитерапии рака шейки матки
Get PDFA method is proposed for delivering an absorbed dose to a target during brachytherapy for cervical cancer by using a new applicator, which consists of an annular part and two uterine canals. The design of the applicator makes it possible to implement it to the required depth, taking into account the anatomical features, to widely cover the cervix and corporis of a womb with a 100 % isodose of irradiation, which makes it possible to deliver the planned dose. The patient admitted to the brachytherapy department received the first treatment fraction using the Interstitial Ring applicator, the second and subsequent fractions were performed using the proposed applicator (6 fractions in total). In comparison with the standard applicator Interstitial Ring, the use of the proposed applicator made it possible to increase the coverage of the target with the prescribed dose from 69.2 to 95.5 %. This led to an increase in the absorbed dose per target for a course of radiation therapy from the planned 70.4 to 85.4 Gy. Twelve treatment plans for 3 patients were analyzed using different dose fractionation schemes. In all three cases, it was possible to increase the coverage of the target with the prescribed dose, which led to an increase in the total absorbed dose per target, which was more than 85 Gy. The proposed method has been successfully applied in the N. N. Alexandrov National Cancer Centre during brachytherapy for cancer of the cervix and corporis of a womb.Предложен способ подведения поглощенной дозы на мишень при проведении брахитерапии рака шейки матки путем использования нового аппликатора, который состоит из кольцевой части и двух маточных каналов. Конструкция аппликатора позволяет осуществлять его внедрение на требуемую глубину с учетом анатомических особенностей, широко охватывать 100 % изодозой облучения шейку и тело матки, что дает возможность подвести запланированную дозу. Пациентке, поступившей в отделение брахитерапии, подводили первую фракцию лечения при помощи аппликатора Interstitial Ring, вторую и последующие фракции выполняли с использованием предложенного аппликатора (всего шесть фракций). В сравнении со стандартным аппликатором Interstitial Ring, применение предложенного аппликатора позволило повысить охват мишени предписанной дозой с 69,2 до 95,5 %. Это привело к увеличению поглощенной дозы на мишень за курс лучевой терапии с планируемых 70,4 до 85,4 Гр. Проанализированы 12 планов облучения для трех пациенток с использованием различных схем фракционирования дозы. Во всех трех случаях удалось повысить охват мишени предписанной дозой, что привело к увеличению суммарной поглощенной дозы на мишень, которая составила более 85 Гр. Предложенный способ успешно применяется в РНПЦ онкологии и медицинской радиологии имени Н. Н. Александрова при проведении брахитерапии рака шейки и тела матки
Сравнительный анализ биомеханических показателей в системах маркерного и безмаркерного видеозахвата движений
Get PDFMotion capture systems are a key tool for performing quantitative analysis and evaluation of complex in movements sports. The prospect of the development and practical application of markerless motion capture tecnology in applied biomechanics increases research interest regarding the features of using such systems, as well as evaluat ing their accuracy and reliability in comparison with marker-based motion capture systems, which are the gold standard nowadays. Markerless motion capture systems have incomparable advantages over marker-based ones.In particular, significantly reduced time costs for the registration and data processing procedures, since registration is represented by filming a video from different angles, and processing is accompanied by the use of software algorithms for tracking the silhouette of an athlete using a presetted computer avatar. However, there is still no clear answer regarding the accuracy and reliability of the data recorded using markerless motion capture systems in relation to specific sports movements. Thus, the purpose of the presented work is to assess the statistical relationship of the data based on the correlation analysis of biomechanical variables on the example of a golf swing recorded using the Qualisys motion capture system and Simi Reality Motion markerless motion capture system.Системы захвата движений являются ключевым инструментом анализа и оценки техники движений в сложнокоординационных видах спорта. Перспектива развития и внедрения в практику прикладной биомеханики технологии безмаркерного захвата движений повышает научно-исследовательский интерес к особенностям использования подобных систем, а также к оценке их точности и достоверности в сравнении с маркерными системами захвата движений, которые сегодня являются золотым стандартом. Системы безмаркерного захвата движений обладают несравненными преимуществами перед маркерными. В частности, существенно уменьшены временные затраты на регистрацию и обработку данных, поскольку регистрация представляет собой съемку видео с разных ракурсов, а обработка сопровождается применением программных алгоритмов отслеживания силуэта спортсмена посредством компьютерного аватара. Однако до сих пор нет однозначного ответа относительно точности и достоверности данных, регистрируемых с использованием систем безмаркерного захвата движений применительно к конкретным видам спорта и спортивным движениям. В статье приведена оценка статистической взаимосвязи данных на основе корреляционного анализа биомеханических показателей на примере выполнения удара в гольфе, зарегистрированных с использованием маркерной системы оптического захвата движений Qualisys и безмаркерной системы захвата движений Simi Reality Motion
Температурная зависимость роста 3C-SiC при быстрой вакуумно-термической обработке кремния
Get PDFThe paper presents the results of a study of the structure, phase composition, and growth kinetics of silicon carbide epitaxial layers on silicon substrates during their rapid vacuum thermal treatment. Transmission electron microscopy revealed the formation of layers of the cubic polytype SiC (3C-SiC) on silicon during carbidization in the temperature range of 1000–1300 °C. It was found that the formation of SiC layers proceeds in two stages, characterized by different activation energies. In the lower temperature range from 1000 to 1150 °C, the activation energy of the SiC growth process is Ea = 0.67 eV, while in the temperature range from 1150 to 1300 °C, the activation energy increases by almost an order of magnitude (Ea = 6.3 eV), which indicates a change in the limiting physical process. It has been established that the type of conductivity and the orientation of the substrate affect the thickness of the formed SiC layers. In this case, the greatest thickness of silicon carbide layers is achieved on silicon substrates with (111) orientation of p-type conductivity.Представлены результаты исследования структуры, фазового состава и кинетики роста эпитаксиальных слоев карбида кремния на кремниевых подложках при их быстрой вакуумно-термической обработке. Методами просвечивающей электронной микроскопии установлено формирование слоев кубического политипа SiC (3C-SiC) на кремнии при карбидизации в диапазоне температур 1000–1300 °С. Обнаружено, что формирование слоев SiC проходит в два этапа, характеризующихся различными энергиями активации. В более низкотемпературном диапазоне (1000–1150 °С) энергия активации процесса роста SiC составляет Ea = 0,67 эВ, тогда как в диапазоне 1150–1300 °С она увеличивается практически на порядок (Ea = 6,3 эВ), что указывает на смену лимитирующего физического процесса. Установлено, что тип проводимости и ориентация подложки оказывают влияние на толщину формированных слоев SiC. При этом наибольшая толщина слоев карбида кремния достигается на кремниевых подложках с ориентацией (111) p-типа проводимости
Механизм формирования фиксированного заряда в слое SiO2, полученном термическим окислением кремния
Get PDFSolid-state recrystallization of the surface silicon layer after chemical and mechanical polishing with application of fast thermal treatment by pulses of one second duration is one of the feasible methods of improving the silicon surface properties. The purpose of this work is to explore the impact of fast thermal treatment resulting in solid state recrystallization of mechanically disrupted layer on generation of fixed charge in SiO2 at thermal oxidation of silicon. The results of studying P-doped electron silicon (KEF 4.5) and B-doped hole silicon (BDS 12) hole-type silicon of orientation <100> diameter 100 mm after chemical and mechanical polishing are provided. By the method of voltage-capacitance characteristic the flat zones voltage and charge density on the boundary of “silicon – silicon dioxide” were determined and by the method of scanning probe electrometry the surface distribution of these characteristic prior and after fast thermal treatment was determined. It has been ascertained that fast thermal treatment on silicon wafers KEF 4.5 and BDS 12 of orientation <100> due to solid state recrystallization of mechanically disrupted layer shall bring about 1.5 times decrease in surface potential along wafers area and residual fixed charge in silicon dioxide.Твердофазная рекристаллизация поверхностного слоя кремния после химико-механической полировки с использованием быстрой термической обработки импульсами секундной длительности – один из возможных путей улучшения поверхностных свойств кремния. Рассмотрено влияние быстрой термической обработки, приводящей к твердофазной рекристаллизации механически нарушенного слоя, на формирование фиксированного заряда в SiO2 при термическом окислении кремния. Приведены результаты исследования пластин кремния электронного, легированного фосфором (КЭФ 4,5), и кремния дырочного, легированного бором (КДБ 12), ориентации <100> диаметром 100 мм после химико-механической полировки. Методом вольт-фарадных характеристик определялись напряжение плоских зон и плотность заряда на границе раздела «кремний – диоксид кремния», методом сканирующей зондовой электрометрии – поверхностное распределение этих характеристик до и после быстрой термообработки. Установлено, что быстрая термообработка на кремниевых пластинах КЭФ 4,5 и КДБ 12 ориентации <100> за счет твердофазной рекристаллизации механически нарушенного слоя приводит к уменьшению поверхностного потенциала по площади пластин и остаточного фиксированного заряда в диоксиде кремния в полтора раза