1635 research outputs found
Sort by
IТ-диагностика болезни Паркинсона на основе анализа голосовых маркеров и машинного обучения
Get PDFThe results of studying the parameters of the spectra of speech signals by machine learning with the use of neural networks are presented. This study was carried out in order to confirm experimentally the possibility of performing an assessment of these parameters for the detection of Parkinson’s disease in the early stages (IT diagnostics). During the study, the public database was used, which systematized the spectra of vowel sounds uttered by patients with Parkinson’s disease. The applied method is binary data classification. In the course of the study, the speech data spectrum was first preprocessed, which consisted of filtering it in order to remove its noise components and eliminate bursts and gaps in it. Then the parameters of the processed spectrum of speech data were determined: average value, maximum and minimum, peak, wavelet coefficients, MFCC and TQWT. After that, the object was selected using the PCA algorithm. The model was trained using the Knn and Random Forest algorithms, as well as the Bayesian neural network. The Bayesian optimization algorithm and the GridSearch method were used to find the best model hyperparameters. It has been established that when using Knn, Random Forest and Bayesian neural network, it is possible to increase the accuracy of recognition of Parkinson’s disease by 94.7; 88.16 and 74.74 %, respectively. A similar study by other scientists showed that the recognition accuracy of data sets was only 86 %.Представлены результаты исследования параметров спектров речевых сигналов с помощью машинного обучения с применением нейронных сетей, проведенного в целях экспериментального подтверждения возможности выполнения оценки этих параметров для выявления болезни Паркинсона на ранних стадиях (IТ-диагностика). В ходе исследования использовали общедоступную базу данных, в которой систематизированы спектры гласных звуков, произнесенных пациентами с болезнью Паркинсона. Примененный метод – бинарная классификация данных. Сначала выполняли предварительную обработку спектра речевых данных, состоявшую в его фильтрации, для удаления из него шумов и устранения присутствующих в нем всплесков и пробелов. Затем определяли параметры обработанного спектра речевых данных: среднее значение, максимум, минимум, пик, вейвлет-коэффициенты, MFCC и TQWT. После этого выбирали объект с помощью алгоритма PCA. Для обучения модели использовали алгоритмы Knn и Random Forest и нейронной сети Байеса. Для нахождения наилучших гиперпараметров модели применяли алгоритм оптимизации Байеса и метод GridSearch. Установлено, что при использовании Knn, Random Forest и нейронной сети Байеса можно обеспечить увеличение точности распознавания болезни Паркинсона на 94,7; 88,16 и 74,74 % соответственно. Аналогичное исследование, проведенное другими учеными, показало, что точность распознавания наборов данных составила всего 86 %
Методика расчета ошибок курса при наведении самолета на маневрирующую воздушную цель
Get PDFThe article presents theoretical calculations that explain the origin of errors in the course of an aircraft in an automated control system when pointing at a maneuvering air target. The peculiarity of pointing at a maneuvering target is related to the execution of turns, which are characterized by overloads. The curvature of the trajectory in such areas is usually approximated by a circle of a certain radius, depending on the value of the overload and flight speed to intercept. In the automated control system, the current course of the aircraft is determined as the direction of movement by two marks corresponding to the current and previous moments of information update time. For a target moving in a straight line, this approach is valid. However, in a turn where the guidance path is a curved line, the true heading will correspond to the tangent at the turn point. The difference in these approaches determines the error of the course calculation. This article provides a formulaic calculation of turn radii for flight speeds to intercept an air target and overloads, as well as the calculation of true and current courses. The peculiarity of the methodology is a strict formalized mathematical description. The article presents the dependences of heading errors from the aircraft’s intercept flight speed and overloads using the example of the Su-27 multifunctional fighter.Представлены теоретические расчеты, поясняющие происхождение ошибок расчета курса самолета в автоматизированной системе управления при наведении его на маневрирующую воздушную цель. Особенностью наведения на маневрирующую цель является выполнение виражей, для которых характерны перегрузки. Кривизну траектории на таких участках принято аппроксимировать окружностью определенного радиуса, зависящего от величины перегрузки и скорости полета на перехват. В автоматизированной системе управления текущий курс летательного аппарата определяется как направление движения по двум отметкам, соответствующим текущему и предыдущему моментам времени обновления информации. Для цели, движущейся прямолинейно, такой подход справедлив. Однако при совершении виража, когда траектория наведения есть кривая линия, истинный курс будет соответствовать касательной в точке виража. Разница этих подходов определяет ошибку вычисления курса. В статье приведен формульный расчет радиусов виражей для скоростей полета на перехват воздушной цели и перегрузок, а также расчет истинного и текущего курсов. Особенность методики состоит в строгом формализованном математическом описании. Приведены зависимости ошибок по курсу от скорости полета самолета на перехват и перегрузок на примере многофункционального истребителя Су-27
Моделирование из первых принципов свойств графена, модифицированного атомами фтора
Get PDFThe results of modeling the properties of graphene modified with fluorine atoms are presented. The creation of modern semiconductor devices requires the introduction of new materials. Graphene is one of them that is of interest to researchers. The addition of fluorine, hydrogen, and other chemical elements to graphene makes it possible to create its modifications. On this basis, it is possible to develop semiconductor devices and devices with improved output characteristics. The basic characteristics of graphene modification with the use of fluorine atoms, namely, the band diagram, the dependences of the density of state (DOS parameter) of electrons and holes on the energy value, were obtained by first-principles modeling. The dependences of charge carrier mobility on temperature are determined for the iterative solution of the Boltzmann transport equation The dependences and parameters obtained for fluorinated graphene can serve as a basis for creating new heterostructural devices containing layers of modified graphene and other semiconductor materials.Приведены результаты моделирования свойств графена, модифицированного атомами фтора. Создание современных полупроводниковых приборов требует внедрения новых материалов. Графен – один из них, вызывающий интерес исследователей. Добавление атомов фтора, водорода и других химических элементов в графен позволяет создавать его модификации. На этой основе можно разрабатывать полупроводниковые приборы и устройства с улучшенными выходными характеристиками. Путем моделирования из первых принципов получены основные характеристики модификации графена с использованием атомов фтора, а именно – зонная диаграмма, зависимости плотности состояния (параметр DOS) электронов и дырок от энергии. При итерационном решении транспортного уравнения Больцмана определены зависимости подвижности носителей заряда от температуры. Полученные зависимости и параметры фторированного графена могут служить основой для создания новых гетероструктурных приборов, содержащих слои модифицированного графена и других полупроводниковых материалов
Электромагнитная активизация салициловой кислоты в комплексе с оксидированной цинк-графеновой структурой
Get PDFThis work aims at the development of a method of electromagnetic activation of salicylic acid molecules per se (SA) through the ultrasonic (20 kHz) complexation with oxidized zinc-graphene structure. The result of this work implies synthesized nanopartiсles “ZnO – partially restored graphene oxide (rGO) – SA” with the average size of (5.53 ± 0.11) nm and hexagonal wurtzite zinc oxide structure with complexed SA molecules. Complexation of SA with “ZnO – rGO” matrix causes magnification of electromagnetic field of SA by 102 times with the local enhancement at the contact with ZnO by 103 times, and therefore allowing selective electromagnetic activation of drug molecules. The developed method of “ZnO – rGO – SA” nanoparticles formation can be applied to many different drugs and drug-based devices, thereby introducing a great interest in medicinal electronics and nanomedicine. Представлен метод электромагнитной активизации молекул салициловой кислоты per se (СК) посредством ультразвукового (20 кГц) комплексообразования с оксидированной цинк-графеновой структурой. Результатом разработки явились сформированные наночастицы «ZnO – частично восстановленный кислородсодержащий графен (кГ) – СК» со средним размером (5,53 ± 0,11) нм и гексагональной сингонией типа вюрцита оксида цинка с комплексами молекул салициловой кислоты. Комплексообразование салициловой кислоты с матрицей «ZnO – кГ» приводит к усилению электромагнитного поля салициловой кислоты в 102 раза с локальным увеличением при контакте с ZnO в 103 раза и, как следствие, к избирательной электромагнитной активизации молекул лекарственного вещества. Разработанный метод формирования наночастиц с составом «ZnO – кГ – СК» можно применить ко многим другим лекарственным соединениям и устройствам на их основе, что представляет большой интерес для медицинской электроники и наномедицины.
Резисторная модель слоистых пленочных структур
Get PDFElectric properties of film structures consisting of two-dimensional layers, composed by nanocrystalline grains of a semiconductor are proposed to be modeled with an equivalent scheme, in which resistors indicate electrical resistance of current channels in metallic contacts, grain material, potential barriers between grains and layers. Numerical simulation within the model has shown that there is a nonuniform current distribution over the area of the contacts. Current density at their edges can be 3–6 times higher than in the center. Local currents and their distribution in the film bulk are determined by the grain structure of the film, number of the layers, electronic properties of the barriers between grains and layers. Предлагается электрические свойства пленочных структур, состоящих из двумерных слоев, образованных нанокристаллическими зернами полупроводника, моделировать эквивалентной схемой. В данной схеме соединенные определенным образом резисторы показывают сопротивление токопроводящих каналов в металлических контактах к ним, материала зерен, межзеренных и межслоевых потенциальных барьеров. Численным моделированием установлено, что распределение тока по площади контактов существенно неоднородно. Плотность тока на периферии контактов может в 3–6 раз превышать этот показатель в их центре. Величины же локальных токов и их распределение по объему слоистых пленок зависят от их зернистости, количества слоев и электронных свойств потенциальных барьеров между зернами и слоями.
Архитектура аппаратно-программного средства однонаправленной передачи данных в компьютерных сетях
Get PDFThe results of a study of the architecture of hardware and software for unidirectional data transmission in computer networks are presented. The architecture is presented in the form of optical galvanic isolation, media converters and proxy servers, excluding bidirectional data transmission at the hardware level. Work on unidirectional data transmission is carried out on the basis of the UDP transport protocol, which provides operation without establishing bidirectional interaction. Unidirectional data transfer is carried out by a proxy server running a special sender’s software that performs unidirectional data file transfer. This software converts the source data file into a unidirectional stream of UDP datagrams. To receive a unidirectional stream of UDP datagrams, a proxy server is used, on which the recipient’s special software is running. The receiving proxy server receives, processes and generates the source data file. The reliability of the unidirectional transmission of data files is ensured by redundancy (multiple transmission) and checksum verification.Представлены результаты разработки архитектуры аппаратно-программного средства однонаправленной передачи данных в компьютерных сетях. Основными структурными элементами архитектуры являются оптическая гальваническая развязка, медиаконвертеры и прокси-серверы, исключая на аппаратном уровне двунаправленную передачу данных. Работа по однонаправленной передаче данных осуществляется на базе транспортного протокола UDP, обеспечивающего ее без установления двунаправленного взаимодействия. Однонаправленная передача данных производится с прокси-сервера, на котором работает специальное программное обеспечение отправителя, осуществляющее однонаправленную передачу файлов данных, преобразуя их в однонаправленный поток UDP дейтаграмм. Для приема однонаправленного потока UDP дейтаграмм используется прокси-сервер, осуществляющий прием, обработку и формирование исходного файла данных. Достоверность однонаправленной передачи файлов данных обеспечивается путем избыточности (многократной передачи) и проверки контрольной суммы
Распознавание голоса с использованием свёрточной нейронной сети
Get PDFThe article presents an approach, methodology, the software system based on a machine learning technologies for convolutional neural network and its use for voice (cough) recognition. Tasks of article are receiving evaluating a voice detection system with deep learning, the use of a convolutional neural network and Python language for patients with cough. The convolutional neural network has been developed, trained and tested using various datasets and Python libraries. Unlike the existing modern works related to this area, proposed system was evaluated using a real set of environmental sound data, and not only on filtered or separated voice audio tracks. The final compiled model showed a relatively high average accuracy of 85.37 %. Thus, the system is able to detect the sound of a voice in a crowded public place, and there is no need for a sound separation phase for pre-processing, as other modern systems require. Several volunteers recorded their voice sounds using microphones of their smartphones, and it was guaranteed that they would test their voices in public places to make noise, in addition to some audio files that were uploaded online. The results showed an average recognition accuracy – of 85.37 %, a minimum accuracy – of 78.8 % and a record – of 91.9 %. Представлены подход, методология, программная система, основанные на свёрточной нейронной сети, для распознавания голоса (кашля) в условиях зашумленности с использованием технологий машинного обучения. Разработана и оценена система распознавания кашля на основе машинного обучения, использования свёрточной нейронной сети и библиотек языка Python. Свёрточная нейронная сеть протестирована с помощью различных наборов данных и библиотек. В отличие от существующих современных работ в этой области предложенная система оценивалась с применением реального набора звуковых данных окружающей среды, а не только отфильтрованных или разделенных звуковых параметров голоса. Окончательная скомпилированная модель показала относительно высокую среднюю точность – 85,37 %. Предлагаемая система способна распознавать звук голоса в многолюдном общественном месте, и нет необходимости в фазе разделения звука для предварительной обработки, как в других системах. Несколько добровольцев записали звуки своего голоса с помощью смартфонов. Затем они протестировали свои голоса в общественных местах на предмет шума в дополнение к некоторым аудиофайлам, которые были загружены онлайн. Результаты показали среднюю точность распознавания – 85,37 %, минимальную – 78,8 % и рекордную – 91,9 %.
Метод принятия решения на основе комплексной оценки эффективности радиочастотного спектра
Get PDFOne of the main problems in the use of the radio frequency spectrum is its scarcity. This is due not only to its natural properties as a resource, but also to the inefficiency of its use. Work in this direction was carried out by scientists. In order to release the inefficiently used part of the radio frequency spectrum, it is necessary to develop management measures and mechanisms that create the most unfavorable conditions for the operation of this part of the spectrum by operators. The article discusses proposals for the implementation of the methodology, the model and criteria for a symbolic description of the assessment of the effectiveness of the use of the radio frequency spectrum, including information and software implementation of a multi-agent system that allows for automated decision making, for a comprehensive assessment of the effectiveness of the use of the radio frequency spectrum. A model of the overall efficiency of using the radio frequency spectrum based on three types of efficiency has been proposed, and a scale of intervals for these types has been developed. An assessment of the efficiency of the radio frequency spectrum based on a reference network of cellular mobile communications has been performed. A decision making variant based on the results of evaluating this efficiency is presented.Одной из главных проблем использования радиочастотного спектра является его дефицит. Это связано не только с его природными свойствами как ресурса, но и с неэффективностью применения. Для высвобождения неэффективно используемой части радиочастотного спектра необходима разработка мер и механизмов управления, создающих максимально невыгодные условия для эксплуатации операторами данной части спектра. В статье рассмотрены предложения по внедрению методики, модели и критериев для символьного описания оценки эффективности использования радиочастотного спектра, включая информационную и программную реализацию многоагентной системы, позволяющей осуществить автоматизированное принятие решения комплексной оценки эффективности применения спектра. Предложена модель общей эффективности применения радиочастотного спектра на основе трех видов эффективности, разработана шкала интервалов по этим видам. Выполнена оценка эффективности радиочастотного спектра на базе эталонной сети сотовой подвижной связи. Представлен вариант принятия решения по результатам оценки этой эффективности
Дисперсия волн пространства-времени. Волновая и корпускулярная формы элементарной частицы
Get PDFThe article studies space-time dispersion of waves describing the behavior of quantum particles in media with eigenfrequencies f0. The phase and group velocities of the particles are determined. The transformation of the shape of a particle from wave to corpuscular and the effect of the observer caused by this transformation are described. The instantaneous transfer of phase states of particles in the observed teleportation and involution phenomena of quantum particles states is explained. The discrepancy, observed in gravitational waves, velocities is explained. Исследована дисперсия волн пространства-времени, описывающих поведение квантовых частиц в средах, имеющих частоты собственных колебаний f0. Определены фазовая и групповая скорости частиц. Описаны трансформация формы частицы из волновой в корпускулярную и обусловленный этой трансформацией эффект наблюдателя. Объяснена мгновенная передача фазовых состояний частиц в наблюдаемых явлениях телепортации и запутанности состояний квантовых частиц. Пояснены причины в различии наблюдаемых скоростей гравитационных волн.
Моделирование отведения тепловой энергии от процессоров при помощи кулеров воздушного охлаждения
Get PDFThe results of a study on the removal of thermal energy from processors using air coolers (AC) are presented. Four experiments were carried out, in which, with the help of three-dimensional solid-state parametric modeling of various versions of the AC, the most effective ones were identified. In the first experiment, a tower radiator with a supporting structure in the form of copper bars and a vertically mounted fan was developed, which made it possible to determine the efficiency of heat transfer through the radiator. In the next experiment, in the previously developed model, copper bars were replaced with heat pipes and the fan was removed, which made it possible to substantiate the need for the presence or absence of airflow with a gradual increase in processor power during its operation. In the third case, the possibility of changing the fan speed was implemented, which made it possible to set the maximum air flow rate for efficient cooling of the radiator. In the last experiment, the optimal design of the AC was established, which made it possible to effectively implement the dissipation of thermal energy from the processor at various power levels. The necessity of using AC in such modern technical means as personal computers, servers, computer systems, etc., in which there are no restrictions on providing weight and size parameters has been experimentally proved.Представлены результаты исследования по отведению тепловой энергии от процессоров при помощи кулеров с воздушным охлаждением (КВО). Проведены четыре эксперимента, в которых при помощи трехмерного твердотельного параметрического моделирования выявлены наиболее эффективные варианты исполнения КВО. В первом эксперименте был разработан башенный радиатор с несущей конструкцией в виде медных прутков и установленным вертикально вентилятором. Это дало возможность определить эффективность передачи тепловой энергии по радиатору. В следующем эксперименте в разработанной ранее модели заменили медные прутки на тепловые трубки и убрали вентилятор, что позволило обосновать необходимость наличия или отсутствия обдува при постепенном увеличении мощности процессора во время его эксплуатации. В третьем случае изменяли скорость вращения вентилятора, благодаря чему установили предельную скорость воздушного потока для эффективного охлаждения радиатора. В последнем эксперименте определили оптимальную конструкцию КВО, позволившую эффективно реализовать рассеивание тепловой энергии от процессора при различной его мощности. Экспериментально доказана необходимость использования КВО в таких современных технических средствах, как персональные компьютеры, сервера, вычислительные комплексы и т. д., в которых нет ограничений по обеспечению массогабаритных параметров