1635 research outputs found
Sort by
Использование машинного обучения для распознавания болезни Альцгеймера на основе транскрипционной информации
Full text linkThe purpose of this article is to perform analytical and prognostic studies on the recognition of Alzhei mer’s disease based on decoded text speech data using machine learning algorithms. The data used in this article is taken from the ADReSS 2020 Challenge program, which contains speech data from patients with Alzhei mer’s disease and healthy people. The problem under study is a binary classification problem. First, the full texts of the interviewees were extracted from the transcribed texts of the speech data. This was followed by training the model based on vectorized text features using a random forest classifier, in which the authors used the GridSearchCV method to optimize hyperparameters. The classification accuracy of the model reached 85.2 %.Выполнены аналитические и прогностические исследования по распознаванию болезни Альц геймера на основе расшифрованных текстовых речевых данных с использованием алгоритмов машинного обучения. Данные были взяты из программы ADReSS 2020 Challenge, которая содержит речевые данные пациентов с болезнью Альцгеймера и здоровых людей. Распознавание болезни Альцгеймера представляет собой проблему бинарной классификации. Сначала из расшифрованных текстов речевых данных извлекались полные тексты интервьюируемых пациентов. Затем следовало обучение модели нейронной сети на основе векторизованных текстовых признаков с использованием классификатора случайного леса, в котором авторы применяли метод GridSearchCV для оптимизации гиперпараметров. Точность классификации модели составила 85,2 %
Методика модельно-ориентированного проектирования алгоритмов управления мобильными роботами
Full text linkThis article proposes the formalized methodology for model-based design of mobile platform management systems. The methodology is based on an alternative approach to development, when the model of controlled object is firstly created as a design tool, and then control algorithms are developed. This allows to find the most successful algorithms and select control parameters that are close to optimal in the process of model-based design. As examples, two typical tasks from the field of mobile platform management are given - braking and steering control. The proposed methodology has sufficient unification to be used in the design of control systems for mobile platforms of various types, with different positioning systems, principles of navigation and autopiloting.Предложена формализованная методика модельно-ориентированного проектирования алгоритмов управления мобильными роботами. В основу методики положен альтернативный подход к разработке, когда сначала создается модель объекта управления, как инструмент проектирования, а затем разрабатываются алгоритмы управления. Это позволяет в процессе модельно-ориентированного проектирования найти наиболее удачные алгоритмы и подобрать параметры управления, близкие к оптимальным. В качестве примеров рассмотрены две типовые задачи из области управления мобильными платформами – управление торможением и рулением. Предложенная методика обладает достаточной унификацией, чтобы быть использованной при проектировании алгоритмов управления мобильными роботами различных типов, с разными системами позиционирования, принципами навигации и автопилотирования
Исследование акустической кавитации: результаты, практическая реализация и перспективы развития
Full text linkThe most significant results of research performed in the Belarusian State University University of Informatics and Radioelectronics, aimed at creating methods and instruments for monitoring cavitation and controlling its activity, are presented. To achieve this goal, it was necessary to clarify the mechanisms and patterns of new and little-studied phenomena: ultrasonic capillary effect, sonoluminescence, cavitation noise and its spectral components and evaluate the possibilities of their use for hardware implementation as cavitation indicators. New cavitation phenomena have been discovered: reverse ultrasonic capillary effect, generation of constant EMF under the influence of alternating pressure of ultrasonic frequency; acoustic clearing of the cavitation area with pulsed modulation of the ultrasonic field, the effect of long-term memory of the cavitation properties of the liquid. Previously unknown patterns have been established: it is shown that the cavitation region goes through four stages of development with increasing ultrasound intensity; a theorem on the maximum cavitation activity was formulated; the spectral characteristics of cavitation noise were established, correlating with the intensity of sonoluminescence. It has been shown that pulsed modulation of the ultrasonic field makes it possible to control the dynamics of the development of the cavitation region and the activity of cavitation. Based on the data obtained, new methods and instruments have been developed to study cavitation and control its activity. In a number of parameters, the created equipment surpasses the best world samples, what is confirmed by deliveries to the Russia, EU countries, China, USA and South Korea.Приведены наиболее значимые результаты исследований в Белорусском государственном университете информатики и радиоэлектроники, направленных на создание методов и приборов для мониторинга кавитации и управления ее активностью. Уточнены механизмы и закономерности новых и малоизученных явлений: ультразвукового капиллярного эффекта, звуколюминесценции, кавитационного шума и его спектральных компонент, оценены возможности их использования для аппаратурной реализации в качестве индикаторов кавитации. Обнаружены новые кавитационные явления: генерирование постоянной ЭДС под действием переменного давления ультразвуковой частоты, акустическое просветление кавитационной области при импульсном модулировании ультразвукового поля, эффект долговременной памяти кавитационных свойств жидкости. Установлены неизвестные ранее закономерности: показано, что кавитационная область проходит четыре стадии развития при увеличении интенсивности ультразвука; сформулирована теорема о максимуме активности кавитации; установлены спектральные характеристики кавитационного шума, коррелирующие с интенсивностью звуколюминесценции; показано, что импульсное модулирование ультразвукового поля позволяет управлять активностью кавитации. На основании полученных данных разработаны новые методы и приборы для исследования кавитации и управления ее активностью. По ряду параметров это оборудование превосходит лучшие мировые образцы, что подтверждается поставками в Россию, страны Евросоюза, Китай, США и Южную Корею
Ионно-плазменные системы в технологии тонких пленок
Full text linkThe article discusses the current trends in the development of ion-plasma systems for ion processing and thin film deposition. Application of pulsed reactive magnetron sputtering for deposition of vanadium oxide films and dependence of process parameters on power supply frequency characteristics, peculiarities and application of direct ion-beam deposition for formation of coatings based on SiO2 for optical coatings, SiO2, CH, CN, CHF for orientation coatings of LCD displays, wear-resistant coatings of diamond-like carbon (α-C) and carbon nitride (CNx) are considered. The advantages of continuous microwave magnetron power over pulsed mode are shown. The mathematical model for calculating magnetron sputtering systems, processes of magnetron sputtering and the main capabilities of the developed software complex Deposition are shown.В статье изложены современные тенденции развития ионно-плазменных систем для ионной обработки и нанесения тонких пленок. Рассмотрены применение импульсного реактивного магнетронного распыления для формирования пленок оксида ванадия и зависимость параметров процесса от частотных характеристик электропитания, особенности и применение процесса прямого осаждения из ионного пучка для формирования ориентирующих покрытий из SiO2, СН, СN, CНF для жидкокристаллических дисплеев, износостойких покрытий из алмазоподобного углерода (α-С) и нитрида углерода (СNх). Показаны преимущества непрерывного режима электропитания сверхвысокочастотного магнетрона по сравнению с импульсным. Приведена математическая модель расчета магнетронных распылительных систем и процессов магнетронного распыления, представлены основные возможности разработанного программного комплекса Deposition
Определение направления на источник радиоизлучения в радиопеленгаторе с пятиэлементной кольцевой антенной решеткой и суммарно-разностной обработкой
Full text linkOne of the methods for measuring the direction of arrival of an electromagnetic wave from a radio source by an automatic direction finder with a small antenna base and a limited number of channels of the radio receiving path is proposed. The problems that arise during the implementation of this method are listed, and suggestions for their solution are presented. A block diagram has been obtained and a layout of a radio direction finder has been created, in which the processing device is implemented using a two-channel LimeSDR transceiver. The results of the radio direction finder test for detecting and evaluating the direction of an unmanned aerial vehicle are presented.Предложен один из способов измерения направления прихода электромагнитной волны от источника радиоизлучения автоматическим радиопеленгатором с малой антенной базой и ограниченным количеством каналов радиоприемного тракта. Перечислены проблемы, возникающие при реализации данного способа, представлены предложения по их решению. Получена структурная схема и создан макет радиопеленгатора, в котором устройство обработки реализовано с помощью двухканального приемника LimeSDR. Приведены результаты испытания радиопеленгатора по обнаружению и оценке направления на беспилотный летательный аппарат
Математическая модель для построения карты расположения областей, составляющих фоновую обстановку для оптико-электронных систем
Full text linkA developed mathematical model is presented for constructing a map of the location of areas that make up the background environment for optical-electronic systems. A feature of the proposed model is that when determining which class a particular pixel belongs to, the class values of neighboring pixels, as well as the spatial position of the pixel, are simultaneously taken into account. Quantitative assessments of the adequacy of this model and existing mathematical image models capable of constructing maps of the location of areas are given. The proposed model was compared with the Markov model, block Markov model, Gibbs model, block Gibbs model and doubly stochastic model with level quantization. Adequacy assessment was carried out using an artificial neural network developed by the authors, which evaluates the similarity of two images using a normalized similarity index ranging from 0.0 to 1.0, and its k-fold cross-validation. The comparison results showed that the developed model, according to the calculated indicator, is at least three times better than the known ones.Представлена разработанная математическая модель для построения карты расположенияобластей, составляющих фоновую обстановку для оптико-электронных систем. Особенностью предложенной модели является то, что при определении, к какому классу относится конкретный пиксель, учитываются одновременно значения классов соседних пикселей, а также пространственное положение пикселя. Приведены количественные оценки адекватности данной модели и существующих математическихмоделей изображений, способных осуществить построение карт расположения областей. Предлагаемаямодель сравнивалась с Марковcкой моделью, блочной Марковской моделью, моделью Гиббса, блочноймоделью Гиббса и дважды стохастической моделью с квантованием по уровню. Оценку адекватности проводили с использованием разработанной авторами искусственной нейронной сети, оценивающей сходство двух изображений по нормированному показателю сходства, находящемуся в интервале от 0.0 до 1.0,и ее k-кратной перекрестной проверки. Результаты сравнения показали, что разработанная модель по вычисленному показателю не менее чем в три раза лучше известных
Применение теории игр при разработке алгоритма управления транспортными потоками в интеллектуальной транспортной системе
Full text linkTraffic management in modern intelligent transport systems includes monitoring the actual traffic situation in real time (volumes, speeds, incidents, etc.) and management or controlling transport traffic using this information. At the same time, cars as intelligent transport systems components must be equipped with communication capabilities for exchanging information with other vehicles (V2V) and with road infrastructure (V2I). All this is connected with the presence of special equipment connected to the on-board network for local data collection, which can be exchanged between cars and with a central communication station using wireless Internet. At the same time, the issue of developing the traffic organization algorithms themselves is still open. This problem can be solved with the help of game theory, a fairly new but rapidly developing part of modern mathematics. Unlike optimization theory, which studies the possibilities of constructing an optimal solution for the entire system as a whole, game theory studies ways to optimize individual benefits in competition with other persons (events) that rationally seek to satisfy their own benefits. The problem of “smart” regulation of intersections is quite difficult to solve, it combines the efforts of scientists from different fields of knowledge. However, the rapid development of ICT technologies and their rapid application to transport tasks makes it possible to develop some approaches to optimize the current situation at the intersection.Управление дорожным движением в современных интеллектуальных транспортных системах включает в себя мониторинг фактической дорожной ситуации в режиме реального времени (объемы, скорости, инциденты и т. д.), а также контроль или влияние на поток с использованием этой информации. При этом автомобили как компоненты интеллектуальных транспортных систем должны быть оснащены коммуникационными возможностями для обмена информацией с другими транспортными средствами (V2V) и с дорожной инфраструктурой (V2I). Все это связано с наличием специального оборудования, подключенного к бортовой сети для локального сбора данных, которые могут быть доступны для обмена между автомобилями и с центральной коммуникационной станцией с помощью беспроводного интернета. Вместе с тем вопрос разработки самих алгоритмов организации движения пока остается открытым. Решение этой задачи можно осуществить с помощью теории игр – достаточно новой, но бурно развивающейся части современной математики. В отличие от теории оптимизации, изучающей возможности построения оптимального решения для всей системы в целом, теория игр изучает способы оптимизации индивидуальной выгоды в конкуренции с другими лицами (событиями), которые рационально стремятся к удовлетворению собственной выгоды. Проблема «умного» регулирования перекрестков является достаточно сложной для решения задачи, объединяющей усилия ученых разных областей знаний. Однако бурное развитие ИКТ-технологий и быстрое их применение к транспортным задачам дает возможность выработать некоторые подходы, позволяющие оптимизировать текущую ситуацию на перекрестке
Математическая модель движения мобильного робота с колесами всенаправленного типа
Full text linkThe article discusses the issue of controlling a four-wheeled mobile robot with omnidirectional wheelsof the mecanum type. An analysis of the rotational motion of the omnidirectional mecanum wheel was carriedout, based on its kinematics. For a specific robot with certain overall parameters, a graph of changes in the radiusof the mecanum wheel depending on the angle of its rotation was constructed. Kinematic and dynamic modelsof a mobile four-wheeled robot have been compiled, taking into account its geometric characteristics. The presented expressions are a mathematical description of the behavior of a mobile robot in statics and dynamics. Basedon the obtained models, the principles of operation of the motion control system for a four-wheeled mobile roboton omnidirectional wheels of the mecanum type are formed.Рассмотрен вопрос управления четырехколесным мобильным роботом со всенаправленными колесами типа меканум. Проведен анализ вращательного движения всенаправленного колеса меканум, основанный на его кинематике. Для конкретного робота с определенными габаритными параметрами построен график изменения радиуса колеса меканум в зависимости от угла его поворота. Составлены кинематическая и динамическая модели мобильного четырехколесного робота, учитывающие его геометрические характеристики. Представленные выражения являются математическим описанием поведения мобильного робота в статике и динамике. На основании полученных моделей формируются принципы работы системы управления движением четырехколесным мобильным роботом на всенаправленных колесах типа меканум
Экспериментальные исследования характеристик и разработка моделей нелинейности усилителей радиочастоты диапазона FR1
Full text linkExperimental studies of nonlinear properties of low-power radio-frequency amplifiers similar to those used in 4G/5G mobile communication equipment of the FR1 frequency range are carried out. The measurements of the characteristics of the amplifiers are performed by using the double-frequency testing technique at frequencies of the n7 band (2500–2570 / 2620–2690 MHz), which is allocated in Belarus for 4G mobile communication systems, and the n78 band (3300–3800 MHz), which is planned to be used in Belarus for 5G mobile communications. Based on the results of the measurements of double-frequency characteristics of the amplifiers, their single-tone amplitude characteristics, as well as two-tone characteristics and values of the dynamic range of 3-, 5-, 7-, and 9th order intermodulation in the first harmonic zone, high-order polynomial models of transfer characteristics of the investigated amplifiers are synthesized. The synthesized models are suitable for use in a wide dynamic range of input signals in case of simultaneous modeling of nonlinear effects of all kinds that pose a danger to radio reception in a complex electromagnetic environment created in the frequency bands of mobile (cellular) communications: both “subtle” effects (intermodulation) and “rough” effects (desensitization, cross-modulation). When using the technology of discrete nonlinear analysis of the behavior of radio equipment in a complex electromagnetic environment, the obtained models provide high efficiency of simulation and quantitative analysis of nonlinear processes and radio interference occurring in 4G/5G/6G radio equipment and networks in a complex electromagnetic environment.Выполнены экспериментальные исследования нелинейных свойств маломощных усилителей радиочастоты, аналогичных используемым в оборудовании мобильной связи 4G/5G диапазона FR1. Измерения характеристик усилителей проведены с применением технологии двухчастотного зондирования на частотах полосы n7 (2500–2570 / 2620–2690 МГц), выделенной в республике для систем мобильной связи 4G, и полосы n78 (3300–3800 МГц), которую планируется использовать в республике для систем мобильной связи 5G. На основе результатов измерений двухчастотных характеристик усилителей, их односигнальных амплитудных характеристик, а также двухсигнальных амплитудных характеристик и значений динамического диапазона по интермодуляции 3-, 5-, 7- и 9-го порядков в первой гармонической зоне синтезированы полиномиальные модели высоких порядков, описывающие передаточные характеристики исследуемых усилителей. Синтезированные модели пригодны для применения в широком динамическом диапазоне входных воздействий при одновременном анализе нелинейных эффектов всех видов, представляющих опасность для радиоприема в сложной электромагнитной обстановке в полосах частот мобильной (сотовой) связи, – как «тонких» (интермодуляция), так и «грубых» (блокирование, перекрестные искажения) эффектов. При использовании технологии дискретного нелинейного анализа поведения радиооборудования в сложной электромагнитной обстановке полученные модели обеспечивают высокую эффективность количественного анализа нелинейных процессов и радиопомех, возникающих в оборудовании и радиосетях 4G/5G/6G в сложной электромагнитной обстановке
Гелитрон: работа на высоких гармониках орбитальной частоты и режим фазовой селекции электронов
Full text linkThe possibilities of improving the output characteristics of the helitron in two directions have been studied – increasing the efficiency in the phase selection mode of electrons and increasing the operating frequency through the use of a multi-lamella electrodynamic system (increasing the azimuthal index n of the operating mode). The results obtained during the experiments indicate the unique capabilities of the helitron at very high harmonics of the electron orbital frequency: up to n = 96, the device has an acceptable efficiency for low-power generators in the electron phase selection mode. This opens up prospects for using such a generator in the millimeter wavelength range. However, in this range, instead of a high-frequency multi-lamella line, an azimuthally corrugated rod with a depth of longitudinal grooves ∆r = λ/4 should be used. This is most effective in providing thermal conditions.Исследованы возможности улучшения выходных характеристик гелитрона в двух направлениях – повышение КПД в режиме фазовой селекции электронов и увеличение рабочей частоты за счет использования многоламельной электродинамической системы (увеличение азимутального индекса n рабочей моды). Полученные в процессе экспериментов результаты свидетельствуют об уникальных возможностях работы гелитрона на очень высоких гармониках орбитальной частоты электронов: вплоть до n = 96 прибор имеет приемлемый КПД для генераторов малой мощности в режиме фазовой селекции электронов. Это открывает перспективы применения подобного генератора в миллиметровом диапазоне длин волн. Однако в данном диапазоне следует вместо высокочастотной многоламельной линии использовать азимутально гофрированный стержень с глубиной продольных канавок ∆r = λ/4. Это наиболее эффективно в обеспечении теплового режима