Ukrainian Journal of Information Technology

Permanent URI for this community

https://ena.lpnu.ua/handle/ntb/56854

Browse

Now showing 1 - 20 of 48

Development of the basic capacitive accelerometers models based on the VHDL-AMS language for the circuit level of computer-aided design
(Видавництво Львівської політехніки, 2020-09-23) Теслюк, В. М.; Денисюк, П. Ю.; Теслюк, Т. В.; Teslyuk, V. M.; Denysyuk, P. Yu.; Teslyuk, T. V.; Національний університет “Львівська політехніка”; Lviv Polytechnic National University
Розроблено базові моделі ємнісних МЕМС акселерометрів з використанням мови VHDL-AMS для схемотехнічного рівня автоматизованого проектування. Базові моделі розроблені для двох базових типів ємнісних акселерометрів: пластинчастої та гребінчастої інтегральних конструкцій. Розроблені моделі дають змогу визначати параметри вихідної напруги електричних ємнісних акселерометрів залежно від вхідних механічних та конструктивних параметрів та можуть бути використані для автоматизованого проектування МЕМС на схемотехнічному рівні. Окрім цього, наведено результати дослідження базових конструкцій пластинчастих та гребінчастих ємнісних акселерометрів. Описано розроблений метод автоматизованого проектування базових елементів МЕМС VHDL-AMS моделей для схемотехнічного рівня проектування, який ґрунтується на методі електричних аналогій та використовує системи звичайних диференціальних рівнянь і рівнянь у часткових похідних. Послідовність та кількість використаних диференціальних рівнянь визначається фізичними принципами функціонування елемента МЕМС та кількістю перетворень енергії, що дає змогу підвищити рівень автоматизації операцій синтезу порівняно з наявними методами. Синтезовано базова VHDL-AMS модель для інтегрального ємнісного акселерометра пластинчастої конструкції, яка дає змогу провести дослідження залежності вихідних параметрів від вхідних та провести аналіз налаштувань вихідних параметрів МЕМС елементів даного типу. Також побудовано базову VHDL-AMS модель для інтегрального ємнісного акселерометра гребінчастої конструкції, що дає змогу проводити дослідження в процесі автоматизованого проектування та провести аналіз його вихідних електричних параметрів від вхідних механічних.
Evolution of two-dimensional cellular automata. New forms of presentation
(Видавництво Львівської політехніки, 2021-10-10) Білан, С. М.; Bilan, S. M.; Державний університет інфраструктури та технологій; State University of Infrastructure and Technology
Розглянуто клітинні автомати та форми відображення їх еволюції. Відомі й широко використовуються форми еволюції елементарних клітинних автоматів, що дало змогу фахівцям моделювати різні динамічні процеси та поведінку систем різного спрямування. В контексті легкої побудови форми еволюції елементарних клітинних автоматів труднощі виникають у представленні форми еволюції двовимірних клітинних автоматів, як синхронних, так і асинхронних. Еволюція двовимірних клітинних автоматів подається множиною станів двовимірних форм клітинних автоматів, що ускладнює сприйняття та визначення динаміки зміни станів. В статті запропоновано подання еволюції двовимірних клітинних автоматів у вигляді масивів двійкових кодів для кожної клітини поля. Кожний часовий такт зміни станів визначається станом логічної “1” або “0”, причому кожний наступний стан визначається збільшенням двійкового розряду на одиницю. Тобто формується двійковий код у бік старших розрядів. Отриманий двійковий код зумовлює код кольору, який призначається відповідній клітині на кожному кроці ітерації еволюції. Внаслідок такого кодування формується двовимірна матриця кольорів (кольорове зображення), яка за кольоровою структурою (розташування кольорів на двовимірному масиві) указує на еволюцію двовимірного клітинного автомата. Для представлення еволюції використано кодування Волфрама, яке збільшує кількість правил для двовимірного клітинного автомата. Правила використано для сусідства фон Неймана без урахування власного стану аналізованої клітини. Відповідно до отриманого двовимірного масиву кодів формується дискретне кольорове зображення. Колір кожного пікселя такого зображення кодується отриманим еволюційним кодом відповідної клітини двовимірного клітинного автомата з тими самими координатами. Запропонований підхід дає змогу простежувати поведінку клітинного автомата в часі залежно від його початкових станів.
Neural network model for identification of material creep curves using CUDA technologies
(Видавництво Львівської політехніки, 2019-09-26) Соколовський, Я. І.; Шиманський, В. М.; Мокрицька, О. В.; Харко, Я. В.; Sokolovskyy, Ya. I.; Shymanskyi, V. M.; Mokrytska, O. V.; Kharko, Ya. V.; Національний лісотехнічний університет України; Ukrainian National Forestry University
Ця робота присвячена проблемі ідентифікації реологічних параметрів деревини з використанням штучних нейронних мереж з розпаралеленим алгоритмом навчання за допомогою мови програмування Python, фреймворку Chainer та технології CUDA. Розроблено інтелектуальну систему ідентифікації реологічних параметрів деревини. Створена система містить максимально зрозумілий інтерфейс користувача, весь необхідний комплекс інструментів для автоматизації процесу візуалізації та аналізу даних. У процесі створення інтелектуальної системи було передбачено вирішення наступних завдань: провести аналіз систем штучного інтелекту та аналіз навчання штучних нейронних мереж, зокрема багатошарових нейронних мереж прямого поширення, рекурентної нейронних мереж та нейронної мережі Кохонена; дослідити структуру фреймворку Chainer та його взаємодію з CUDA; провести аналіз існуючих хмарних технологій для реалізації завдання; провести аналіз алгоритмів навчання штучних нейронних мереж, їхнє математичне забезпечення; здійснити розпаралелення алгоритмів навчання та розробити необхідне програмне забезпечення. Використання Chainer дає змогу створювати пул пам'яті для розподілу пам'яті GPU. Щоб уникнути розподілу та вилучення пам'яті під час обчислень, Chainer надає можливість використовувати пул пам'яті CuPy як стандартний розподіл пам'яті не маючи справу з розподілом пам'яті. Для визначення фізико-механічних параметрів математичної моделі неізотермічного вологоперенесення та в'язко-пружного деформування капілярно-пористих матеріалів у процесі сушіння розроблено інтелектуальну систему. Вона надає можливість провести ідентифікацію параметрів ядер повзучості та релаксації, що записується як лінійна комбінація експоненціальних операторів. Запропонований алгоритм апроксимації та отримані розрахункові співвідношення реологічної поведінки деревини за допомогою багатошарової нейромережі з експоненціальними функціями активації у прихованих шарах дає змогу підвищити точність апроксимації експериментальних даних повзучості. Розроблені математичні моделі можуть бути використані для створення систем автоматизованого скінченно-різницевого розрахунку температури, вологовмісту та компонент напружень під час сушіння капілярно-пористих матеріалів з урахуванням технологічних параметрів агента сушіння.
Performance evaluation of Self-Quotient image methods
(Видавництво Львівської політехніки, 2020-09-23) Парубочий, В. О.; Шувар, Роман Ярославович; Parubochyi, V. O.; Shuvar, R. Ya.; Львівський національний університет ім. Івана Франка; Ivan Franko National University of Lviv
Нормалізація освітлення є дуже важливою проблемою в системах розпізнавання зображень, оскільки різні умови освітлення можуть істотно змінити результати розпізнавання, а нормалізація освітлення дає змогу мінімізувати негативні наслідки різних умов освітлення. У цій роботі ми оцінюємо ефективність розпізнавання декількох методів нормалізації освітлення, заснованих на методі самооцінювання зображення SQI (англ. Self-Quotient Image method), запровадженому Haitao Wang, Stan Z. Li, Yangsheng Wang, та Jianjun Zhang. Для оцінки ми вибрали оригінальну реалізацію та найперспективніші модифікації оригінального методу SQI, в т.ч. й метод Gabor Quotient ImagE(GQI), запропонований Sanun Srisuk та Amnart Petpon у 2008 році, а також метод Fast Self-Quotient ImagE(FSQI) та його модифікації, запропоновані авторами статті в попередніх роботах. У цій роботі ми запропонували модель оцінки, яка використовує Cropped Extended Yale Face Database B, що дає змогу показати відмінність результатів розпізнавання для різних умов освітлення. Також ми перевіряємо всі результати за допомогою двох класифікаторів: класифікатора найближчих сусідів (англ. Nearest Neighbor Classifier) та лінійного класифікатора опорних векторів (англ. Linear Support Vector Classifier). Такий підхід дає змогу не тільки обчислити точність розпізнавання для кожного методу та вибрати найкращий метод, але й показати важливість правильного вибору методу класифікації, який може мати значний вплив на результати розпізнавання. Нам вдалося показати значне зменшення точності розпізнавання для необроблених (RAW) зображень із збільшенням кута між джерелом освітлення та нормаллю до об'єкта. З іншого боку, наші експерименти показали майже рівномірний розподіл точності розпізнавання для зображень, оброблених методами нормалізації освітлення на підставі методу SQI. Ще одним отриманим, проте очікуваним результатом, представленим у цій роботі, є підвищення точності розпізнавання із збільшенням розміру ядра фільтра. Однак великі розміри ядра фільтра є більш обчислювально-затратні і можуть спричинити негативні ефекти на вихідних зображеннях. Окрім цього, в наших експериментах було показано, що друга модифікація методу FSQI, яку ми скорочено позначаємо як FSQI3, краща майже в усіх випадках для всіх розмірів ядра фільтра, особливо якщо ми використовуємо лінійний класифікатор опорних векторів для класифікації.
Refining expert based evaluation on the basis of a limited quantity of data
(Видавництво Львівської політехніки, 2019-09-26) Грицюк, Юрій Іванович; Фернеза, О. Р.; Hrytsiuk, Yu. I.; Ferneza, O. R.; Національний університет “Львівська політехніка”; Lviv Polytechnic National University
Розроблено методику уточнених експертних оцінок параметра розподілу ймовірностей випадкової величини на підставі обмеженого обсягу статистичних даних. Це дало змогу виявити найбільш інформативний канал передачі даних (кваліфікованого експерта) і отримати його достовірну оцінку. Встановлено, що аналіз та оброблення даних здійснюють із залученням відомих методик з теорії ймовірностей та математичної статистики, де нагромаджено значний теоретичний і практичний досвід. Математичну модель, яка описує стан деякого об'єкта, процесу чи явища, подано у вигляді точкової оцінки параметра розподілу ймовірностей випадкової величини, значення якого отримують на підставі малої вибірки. Проаналізовано сучасні підходи до статистичного оцінювання випадкової величини, найпоширенішим з яких є Байєсовський підхід. Встановлено, що найбільш значущим моментом Байєсового оцінювання невідомого параметра є призначення певної функції апріорної щільності розподілу ймовірностей випадкової величини. Ця функція має відповідати наявній попередній інформації про форму апріорного розподілу ймовірностей цієї величини. Розглянуто традиційний підхід до виявлення найбільш інформативного каналу передачі даних про стан об'єкта, перебіг процесу чи явища і відсікання інших – менш достовірних. Це здійснюють за допомогою так званого механізму редукторів ступенів свободи. Його основний недолік полягає в тому, що у відсічених каналах зв'язку може існувати деяка корисна інформація, яка не бере участі в процесі вироблення узгодженого рішення. Тому потрібно вводити механізми дискримінаторів ступенів свободи. Вони дадуть змогу всім каналам передачі даних брати участь в процесі підготовки рішення з вагомістю, яка відповідає найбільшому ступеню їх інформативності в поточній ситуації. Наведено ілюстративний приклад застосування розглянутих методів усереднення даних, у якому відображено результати розрахунків за ітераціями з використанням механізмів реалізації як редукторів, так і дискримінаторів ступенів свободи. Ці механізми відображають особливості реалізації ітераційних алгоритмів, характерних як для методів математичної статистики, так і для методів синергетичної системи усереднення даних.
Аналіз похибки обчислення швидких перетворень класу Фур'є на підставі циклічних згорток
(Видавництво Львівської політехніки, 2020-09-23) Процько, І. О.; Островка, Д. В.; Protsko, I. O.; Ostrovka, D. V.; Національний університет “Львівська політехніка”; Lviv Polytechnic National University
Проаналізовано особливості обчислювальної моделі дискретних перетворень класу Фур'є на підставі циклічних згорток для визначення алгоритмічної похибки розрахунку. На підставі підходу ефективного обчислення дискретного перетворення класу Фур'є довільного обсягу N, що ґрунтується на використанні твірного масиву для переформування дискретної базисної матриці перетворення у набір блочно-циклічних під матриць, розглянуто складові обчислювальних затрат. Ці складові обчислювальних затрат залежать від виду перетворення, обсягу та від блочно-циклічної структури ядра перетворення. Подано приклади обчислювальної моделі та блочно-циклічної структури матриць спрощених аргументів базисів для взаємозворотних дискретних косинусних перетворень типів ІІ, ІІІ. Обчислювальна модель характеризує накопичення похибок округлення на етапах додавання вхідних даних, обчислення циклічних згорток, об'єднання результатів згорток. Дискретні циклічні згортки можуть бути реалізовані за допомогою швидких алгоритмів або виді систем, що відповідають цифровим фільтрам зі скінченними імпульсними характеристиками. Можливість паралельного обчислення зменшеної кількості циклічних згорток робить аналіз похибок нечутливим до переупорядкування їх обчислень. Операції множення, що здійснюється при обчисленні циклічної згортки, використовують меншу кількість коефіцієнтів базису перетворення, що дорівнює N/4 або N/2 залежно від обсягу перетворення. Розглянуто формати представлення дійсних чисел в обчислювальній систем, що також визначають величину похибки обчислення перетворень. Подано результати виконання прямого та швидкого обчислення дискретного косинусного перетворення типу ІІ на підставі циклічних згорток обсягом N=58 у форматі з рухомою крапкою подвійної точності та похибки обчислення між ними. Апріорний процес дослідження похибок перетворення відповідного виду та обсягу методом математичного моделювання та обчислювального експерименту носить наближений характер, який дає змогу передбачити статистичні середні значення точності обчислення дискретного перетворення класу Фур'є довільного обсягу на підставі циклічних згорток.
Аналіз практичної реалізації механізмів доступу користувачів до ВНС університету
(Видавництво Львівської політехніки, 2020-09-23) Фоменко, А. В.; Тарасов, Д. О.; Fomenko, A. V.; Tarasov, D. O.; Національний університет “Львівська політехніка”; Lviv Polytechnic National University
Проведено огляд практичної реалізації механізмів доступу користувачів до ВНС університету на прикладі системи дистанційного навчання Moodle. З'ясовано, що однією з ознак навчального процесу є його керованість, яка передбачає можливість планування та проектування навчального процесу. Розглядаються практичні питання, пов'язані з адмініструванням віртуального навчального середовища (ВНС) університету з точки зору організації та диференціації прав доступу різних категорій користувачів. Обговорено основні принципи адміністрування ВНС університету щодо поділу рівнів доступу до окремих елементів системи для різних ролей відповідної категорії користувачів. У НУ "Львівська політехніка" глобальні ролі мають тільки супер адміністратор, керівництво глобальною групою, методист та бібліотека. Рольові завдання виконуються для визначення ролі в контексті. Сайт (домашня сторінка) та курс – приклади двох різних контекстів. Хоча процес призначення ролі однаковий для різних контекстів, шлях до сторінки призначення може бути різним. Наведено приклади організації системи адміністрування з описом процесів створення різних типів ролей та логікою виконання кожної ролі та необхідністю певних підходів. Встановлено, що систем Moodle передбачає п'ять типів ролей, а саме: управлінська, наглядова, навчальна, інформаційна, тимчасова, надаючи обґрунтування та практичні поради щодо встановлення кожної ролі для кожного типу. Детально описано загальну матрицю відповідальності за кожну роль користувача. Ролі керівних ролей – це різні особливості адміністрування курсів на рівні категорій курсу різних типів гніздування. Цей тип містить адміністраторів. Роль контролюючої ролі – за назвою досліджувати різні особливості навчальної та управлінської діяльності в системі ВНС. Завданням навчальних ролей є забезпечення та здійснення самого навчального процесу. До цих ролей належить, передусім, системна роль за замовчуванням – студент, головний учасник процесу здобуття знань, проходження контрольних точок та інших складових навчального процесу. Завданням інформаційних ролей є створення інформаційних повідомлень як для студентів, так і для викладачів на різних рівнях інформаційної системи. Тимчасові рольові завдання – залучення до системи третіх сторін. Звичайно, гість – це важливо, але в нашому випадку вхід гостей заборонений, тому ролі учасника конференції та учасника олімпіади були створені для забезпечення доступу до окремих системних ресурсів. Також описана загальна матриця відповідальності за кожну роль користувача
Бінарні лінійні перетворення в модифікаціях алгоритму RSA шифрування зображень
(Видавництво Львівської політехніки, 2020-09-23) Ковальчук, А. М.; Kovalchuk, A. M.; Національний університет “Львівська політехніка”; Lviv Polytechnic National University
Розглянуто бінарні лінійні перетворення в модифікаціях алгоритму RSA шифрування зображень, які побудовані так, що при малих значеннях ключа можна досягти якісного шифрування, але за умови, правильного підбору параметрів ключа шифрування, внаслідок чого досягається висока швидкість роботи алгоритму. Оскільки зображення є одними із найбільш уживаних видів інформації в сучасному інформаційному суспільстві, то актуальним завданням є його захист від несанкціонованого доступу та використання. Важливою характеристикою зображення є наявність в ньому контурів, завдання виділення якого вимагає використання операцій над сусідніми елементами, які є чутливими до змін і пригашають області постійних рівнів яскравості. Отже, контури – це ті області, де виникають зміни, стаючи світлими, тоді як інші частини зображення залишаються темними. Математично – ідеальний контур представляє розрив просторової функції рівнів яскравості в площині зображення. Тому виокремлення контура означає пошук найбільш різких змін, тобто максимумів модуля вектора градієнта. Це є однією з причин, через що контури залишаються в зображенні при шифруванні в системі RSA, оскільки шифрування тут базується на піднесенні до степеня по модулю деякого натурального числа. При цьому, на контурі й на сусідніх до контура пікселах піднесення до степеня значення яскравостей дає ще більший розрив. Проблема захисту від несанкціонованого доступу є складнішою порівняно з проблемою захисту використання. Основним базисом для організації захисту зображення є таке припущення: зображення – це стохастичний сигнал. Це спричинює перенесення класичних методів шифрування сигналів на випадок зображень. Але зображення є специфічним сигналом, який володіє, в додаток до типової інформативності (інформативності даних), ще й візуальною інформативністю. В зв'язку з цим до методів шифрування у випадку їх використання стосовно зображень висувається ще одна вимога-повна зашумленість зашифрованого зображення. Це потрібно для того, щоб унеможливити використання методів візуального оброблення зображень. Алгоритм RSA є одним із промислових стандартів шифрування сигналів. За відношенням до зображення існують певні проблеми його шифрування, а саме: частково зберігаються контури на різко флуктуаційних зображеннях. Тому актуальним завданням є розроблення модифікації методу RSA такої, щоб: зберегти стійкість до дешифрування; забезпечити повну зашумленість зображення, з метою унеможливити використання методів візуального оброблення зображень. Одним із шляхів вирішення цього завдання є використання бінарних афінних перетворень.
Вибір оптимальної структури прихованих шарів штучної нейронної мережі для аналізу ефективності енергоспоживання
(Видавництво Львівської політехніки, 2021-10-10) Казарян, А. Г.; Теслюк, В. М.; Казимира, І. Я.; Kazarian, A. G.; Teslyuk, V. M.; Kazymyra, I. Ya.; Національний університет “Львівська політехніка”; Lviv Polytechnic National University
Розроблено метод вибору оптимальної структури прихованих шарів штучної нейронної мережі (ШНМ), ідеєю якого є практичне застосування декількох внутрішніх структур ШНМ і розрахунку похибки роботи кожної структури прихованих шарів із використанням ідентичних наборів даних для навчання ШНМ, що виключає вплив специфіки даних у навчальній вибірці на результати роботи алгоритму. Метод ґрунтується на почерговому порівнянні очікуваних результуючих значень і реальних результатів роботи штучних нейронних мереж прямого поширення із різною кількістю внутрішніх шарів, а також різною кількістю нейронів на кожному шарі. Метод дає змогу реалізувати пошук оптимальної внутрішньої структури ШНМ для застосування у сфері розроблення систем “розумного” будинку і розрахунку оптимального рівня енергоспоживання відповідно до поточних умов, таких як температура у приміщеннях, присутність людей та час доби. Застосування методу на початкових стадіях розроблення систем “розумного” будинку дає змогу зменшити часові витрати на вибір ефективної структури ШНМ і приділити більше уваги взаємозв’язкам між вхідними та вихідними даними, а також таким важливим параметрам процесу навчання ШНМ, як кількість ітерацій тренування, мінімальна помилка тренування тощо. Розроблено програмне забезпечення, що дає змогу провести процеси навчання, випробування та отримати вихідні результати роботи алгоритму штучної нейронної мережі, такі як очікуване значення енергоспоживання та час роботи кожного окремого електроприладу. Виявлено недолік використаного підходу знаходження оптимальної внутрішньої структури ШНМ, який полягає у тому, що кожна наступна структура створюється на основі найефективнішої з попередньо створених структур, без аналізу інших структур, що показали гірші результати за меншої кількості прихованих шарів. З’ясовано, що для удосконалення розв’язання цієї задачі необхідно створити механізм, який ґрунтуватиметься на аналізі вхідних даних, вихідних даних, аналізуватиме внутрішні взаємозв’язки між параметрами та оптимізуватиме структуру мережі на кожному етапі за допомогою визначених логічних правил відповідно до результатів, отриманих на попередньому кроці. Встановлено, що вирішення поставленої проблеми є задачею нелінійного програмування, яку можна розв’язати, розвиваючи надалі це дослідження.
Впорядкування та впорядковування у дискретній математиці та інформатиці
(Видавництво Львівської політехніки, 2021-10-10) Овсяк, В. К.; Овсяк, О. В.; Петрушка, Ю. В.; Ovsyak, V. K.; Ovsyak, O. V.; Petruszka, J. V.; Українська академія друкарства; Київський національний університет культури і мистецтв; Ukrainian Academy of Printing; National University of Culture and Arts
Досліджено наявні засоби впорядкувань і впорядковувань у деяких важливих розділах дискретної математики та інформатики, а саме: в теорії множин, класичній математичній логіці, теорії доведень (доказів), теорії графів, методі Поста, системі алгоритмічних алгебр, алгоритмічних мовах об’єктного й асемблерного програмування. Наведено декартів добуток множин, впорядковані пари і впорядковані n-ки, опис засобами теорії множин впорядкованої пари, який виконали Вінер, Хаусдорф і Куратовський. Описано вимоги до відношень, якими впорядковуються множини. Важливість впорядкувань у класичній математичній логіці та теорії доведень проілюстровано прикладами обчислень значень істинності логічних формул і формальним виведенням формули на підставі правил виведення і правил заміни. Впорядкування у теорії графів показано на прикладі блок-схеми алгоритму Евкліда, призначеного для знаходження найбільшого спільного дільника двох натуральних чисел. Описано впорядкування та впорядковування як настанов, утворених двома, трьома і чотирма впорядкованими полями, так і наявне впорядкування настанов у програмі методу Поста. Показано, що програма, утворена пронумерованими настановами, характеризується неповторюваними номерами настанов і наявністю єдиної настанови з номером 1. Проілюстровано засоби системи алгоритмічних алгебр, які застосовують для виконання впорядкувань і впорядковувань у теорії алгоритмів. Наведено операції системи алгоритмічних алгебр, в які входять узагальнені на тризначний алфавіт операції булевої алгебри та операторні операції операторної алгебри. Описано властивості операції композиції, яка призначена для опису впорядкувань операторів операторної алгебри системи алгоритмічних алгебр. Впорядкування, виконувані засобами алгоритмічних мов програмування, проілюстровано на гіпотетичному застосуванні сучасної мови об’єктного програмування C#. Програма має використовувати тільки один метод Main(), з якого починається її виконання. Асемблерна програма мікропроцесора ARM повинна містити тільки одну директиву ENTRY, з якої починається її виконання. Настанови впорядковуються послідовно зверху вниз у вигляді стовпця і записуються в оперативну пам’ять під послідовно впорядкованими адресами. Для виконання переходів застосовуються адреси, записані в настановах переходів. Вектор переривань містить фіксовані адреси комірок пам’яті, в яких записано початкові адреси програм опрацювання переривань.
Дослідження зміни часового масштабу для обернених Beta-функцій
(Видавництво Львівської політехніки, 2019-09-26) Дронюк, І. М.; Шпак, Зореслава Ярославівна; Демида, Б. А.; Dronyuk, I. M.; Shpak, Z. Ya.; Demyda, B. A.; Національний університет “Львівська політехніка”; Lviv Polytechnic National University
Застосування Ateb-функцій визначається тими сферами, де використовуються звичайні тригонометричні функції. Сучасні досягнення фізики зумовили розвиток тих областей математики, де необхідне використання відносності або змінності часу. У вступі охарактеризовано сучасний стан досліджень у цій області. Коротко описано основні результати науковців, що досліджували звичайні Ateb-функції. Для врахування змінності (стиск або розтяг), як властивості часового параметра на підставі використання q-аналізу побудовано q-аналоги Ateb-синуса (q-Ateb-синус) і Ateb-косинуса (q-Ateb-косинус) способом обернення неповної q-Beta-функції. Зміна параметра q відповідає зміні часового масштабу у проведених дослідженнях. Також введено q-аналоги Ateb-тангенса (q-Ateb-тангенс), Ateb-котангенса (q-Ateb-котангенс), q-аналоги Ateb-секанса (q-Ateb-секанс) і Ateb-косеканс (q-Ateb-косеканс). Доведено теореми, що характеризують основні властивості побудованих функцій. Зокрема, показано, що при прямуванні параметра q до одиниці у границі отримаємо звичайні Ateb-функції. Введеним функціям притаманна періодичність з періодом, що відповідає q-аналогу відповідних періодів звичайних Ateb-функцій. Побудовано подання періоду через q-аналог Гамма-функції. Доведено узагальнену піфагорову тотожність для q-аналогів тригонометричних Ateb-функцій. Розглянуто та доведено властивості парності та непарності q-аналога Ateb-функцій. Побудовано формули для обчислення q-похідних для q-аналога тригонометричних Ateb-функцій. Доведено, що побудовані функції задовольняють q-аналог системи звичайних диференціальних рівнянь. Знайдено проміжки зростання та спадання для усіх розглянутих функцій. Побудовані q-аналоги формул зведення для q-аналога тригонометричних Ateb-функцій. У висновках вказано, що проведені дослідження можуть бути використані у теорії часових рядів та обробці сигналів.
Експрес-аналіз даних зондування становленням електромагнітного поля, отриманих на дамбі хвостосховища у Стебнику
(Видавництво Львівської політехніки, 2019-09-26) Ладанівський, Б. Т.; Савків, Л. Г.; Сапужак, О. Я.; Романюк, О. І.; Підвірний, О. І.; Коляденко, В. В.; Сироєжко, О. В.; Дещиця, С. А.; Ladanivskyy, B. T.; Savkiv, L. H.; Sapuzhak, O. Ya.; Romanyuk, O. I.; Pidvirny, O. I.; Kolyadenko, V. V.; Syroezhko, O. V.; Deshchytsya, S. A.; Національний університет “Львівська політехніка”; Карпатське відділення Інституту геофізики ім. С. І. Субботіна Національної академії наук України; Lviv Polytechnic National University; Carpathian Branch of S. I. Subbotin Institute of Geophysics, National Academy of Sciences of Ukraine
Електромагнітні (ЕМ) методи геофізики дають змогу відобразити розподіл електропровідності підповерхневого середовища шляхом аналізу даних, отриманих на поверхні Землі. Метод зондування становленням поля у ближній зоні (ЗСБ) є ЕМ методом геофізики з керованим джерелом, який дає змогу вивчати розподіл електропровідності підповерхневих шарів землі, аналізуючи нестаціонарний перехідний процес загасання ЕМ поля у провідному середовищі після його збудження ступінчастим струмом, що описується функцією Хевісайда. Викладено математичні та алгоритмічні засоби для експрес-аналізу експериментальних даних зондування становленням електромагнітного (EM) поля у ближній зоні (ЗСБ), практичне застосування яких під час польових досліджень іноді має важливе значення, оскільки дає змогу приймати оперативні рішення щодо оптимізації виконання експериментальних польових робіт та швидко оцінювати стан досліджуваного об'єкта. Запропонований алгоритм експрес-аналізу розроблено на підставі трансформації експериментальної кривої методу ЗСБ, відомої ще як S-інверсія, котра водночас базується на апроксимації провідного півпростору тонкою плівкою, що занурюється у півпростір з плином перехідного процесу в ЕМ полі. Для зменшення впливу завад на дані вимірів в алгоритмі проведено апроксимацію експериментальної кривої зондування, що розроблена з врахуванням таких речей: розв'язків рівнянь поширення ЕМ поля у провідному середовищі; функції кубічного сплайну; елементів математичного аналізу неперервних функцій. За даними профільних спостережень з використанням розроблених засобів експрес-аналізу було отримано одновимірні моделі питомого електричного опору та на їхній основі побудовано псевдодвовимірну модель геоелектричного розрізу дамби хвостосховища, що розташована поблизу Стебника. Аналіз отриманих моделей дав змогу виявити дві ділянки, де бажано провести додаткові дослідження для уточнення геологічної ситуації. Звичайно, алгоритми інверсії експериментальних даних як з математичного, так і з погляду реалізації алгоритму, є набагато складнішими. Проте якщо реалізувати швидкий і ефективний алгоритм одновимірної інверсії даних ЗСБ, замість зазначеної вище трансформації, то можна буде значно підвищити достовірність результату.
Запровадження інформаційно-довідкової системи "UniBell" у освітнє середовище вищого навчального закладу
(Видавництво Львівської політехніки, 2020-09-23) Придатко, О. В.; Бурак, Н. Є.; Дзень, В. Є.; Кунинець, М. С.; Prydatko, O. V.; Burak, N. Ye.; Dzen, V. Ye.; Kunynets, M. S.; Львівський державний університет безпеки життєдіяльності; Lviv State University of Life Safety
Проаналізовано освітнє середовище ВНЗ на предмет його відповідності умовам організації освітнього процесу за принципами відділеного навчання. Встановлено низку чинників, що можуть впливати на якість результатів навчання за означених умов. Серед отриманих чинників на прикладі освітнього середовища Львівського державного університету безпеки життєдіяльності визначено один із пріоритетних, що потребував негайної реакції – розроблення інформаційно-довідкової системи "UniBell" для організації віддаленого доступу до бази даних навчального розкладу із використанням мобільних технологій. З'ясовано, що розроблення сервісу для обліку та контролю навчального розкладу, а також інших сервісів, цільовим призначенням яких є забезпечення якості освітнього процесу, задекларовано в рамках реалізації проєкту "Розумний університет". Подано означення терміна "Smart-університет" або "Розумне освітнє середовище". На прикладі створення інформаційно-довідкової системи "UniBell" та її функціональних можливостей досліджено множину зацікавлених сторін. З використанням понятійного апарату теорії множин визначено обсяги внутрішніх стейкхолдерів і їх зв'язок із Smart-середовищем. Описано функціональні можливості та особливості роботи окремо клієнтської та серверної частин інформаційно-довідкової системи "UniBell". Висвітлено особливості додаткових підсистем управління серверною частиною, що реалізовані за допомогою програмних технологій.Net, Java та мови структурованих запитів SQL. Подано архітектуру інформаційно-пошукової системи "UniBell". Описано особливості оброблення даних й адміністрування реляційної бази даних розробленої системи та графічно візуалізовано блок-схеми алгоритмів роботи клієнтської та серверної її частин, що сукупно стало основою розроблення діючого застосунку під операційну систему Android із можливістю завантаження через Google Play.
Засоби візуалізації енергобалансів і аналітична підтримка процесу управління енергоефективністю економіки регіону
(Видавництво Львівської політехніки, 2020-09-23) Цмоць, І. Г.; Теслюк, В. М.; Подольський, М. Р.; Дубук, В. І.; Tsmots, I. G.; Tesliuk, V. M.; Podolsky, M. R.; Dubuk, V. I.; Національний університет “Львівська політехніка”; Інститут геології і геохімії горючих копалин НАН України; Lviv Polytechnic National University; Institute of Geology and Geochemistry of Combustible Minerals NAS of Ukraine
Показано, що паливно-енергетичний комплекс є і залишатиметься одним з основних фундаментів соціально-економічного розвитку України та її регіонів. Основним показником енергоефективності є енергоємність валового внутрішнього продукту, яка характеризує рівень витрат паливно-енергетичних ресурсів на одиницю виробленого валового внутрішнього продукту. Зниження енергоємності економіки, диверсифікація джерел і шляхів постачання енергоресурсів, нарощування вітчизняного виробництва сприятимуть підвищенню економічної, енергетичної та екологічної безпеки, що призведе до оптимізації енергетичного балансу та забезпечить створення підґрунтя для сталого енергетичного майбутнього країни. Розроблено структуру інформаційно-аналітичної системи, яка є Web-орієнтованою та ґрунтується на базах і сховищах даних. Така інформаційно-аналітична система складається з двох підсистем: інформаційної та аналітичної. Технічною основою інформаційної підсистеми є безпровідні сенсорні мережі, які володіють такими важливими властивостями, як самоорганізація та адаптивність до змін навколишніх умов і інфраструктури. Аналітична підсистема складається із сховища енергетичних даних, засобів оперативного та інтелектуального оброблення даних, прогнозування, візуалізації і підтримки прийняття рішень. Розроблено алгоритм обчислення показників енергоємності валового продукту регіону, який зводиться до формування та структурування даних, перерахування палива в умовні одиниці, знаходження різниці між валовим споживанням ресурсів та обсягами їх виробництва в регіоні, визначення кількості виробленої електричної та теплової енергії у Львівській області в умовних одиницях енергії без використання палива органічного походження, що забезпечує швидке її обчислення. Досліджено програмні засоби для обчислення показників енергоефективності економіки регіону з різними користувацькими інтерфейсами. Вибрано Sankey діаграми для відображення енергетичних балансів регіону. Показано, що енергетичний баланс є потоком об'єднання різних енергетичних ресурсів (палива, тепла та електроенергії, тобто енергоносіїв у товарній формі) у різні сектори економіки (постачання, перетворення та споживання) у енергетичних одиницях. Діаграми Sankey базуються на низці вузлів, пов'язаних з потоками вхідних і вихідних даних. У енергетичному балансі потоки представляють кількість вхідних і вихідних даних, де ширина різних елементів пропорційна величині енергії. Вузли діаграми відображають події або процеси перетворення, наприклад, імпорт, кінцеве споживання енергії. Sankey діаграми складаються з кількох частин, які розділено вузлами, які відповідають переходам між процесами (етапами) зміни (розділення, об'єднання) енергетичних потоків. Досліджено програмні засоби для відображення енергобалансу за допомогою діаграми Sankey, які є зручними і зрозумілими у використанні.
Засоби збирання та візуалізації енергетичних даних для системи управління енергоефективністю економіки регіону
(Видавництво Львівської політехніки, 2019-09-26) Цмоць, І. Г.; Опотяк, Ю. В.; Роман, В. І.; Tsmots, I. G.; Opotiak, Yu. V.; Roman, V. I.; Національний університет “Львівська політехніка”; Lviv Polytechnic National University
Показано, що підвищення енергоефективності економіки регіону забезпечується шляхом використання інформаційно-аналітичних засобів підтримки управління енергоефективністю, які ґрунтуються на інтелектуальних інформаційних, Web та телекомунікаційних технологіях. На підставі принципів модульності, відкритості, сумісності та використання комплексу базових проектних рішень розроблено архітектуру інформаційно-аналітичної системи управління енергоефективністю (ІАСУЕ) економіки регіону, яка забезпечує збирання, опрацювання та візуалізацію енергетичних даних, моделювання, прогнозування процесів управління енергоефективністю та підтримку прийняття управлінських рішень, спрямованих на підвищення енергоефективності економіки регіону. Забезпечено створення єдиного інформаційного простору з достовірною, повною та оперативною інформацією, яка використовується для генерації ефективних управлінських рішень. Розроблено з використанням концепції мережі Інтернет речей засоби збирання даних, основою яких є просторово розподілені малогабаритні інтелектуальні сенсори, які зв'язані зі сховищем даних у хмарному сервері. Показано, що розроблення компонент геоінформаційної системи для ІАСУЕ економіки регіону доцільно здійснювати з використанням хмарного сервісу документів Google Cloud та спеціалізованого Google Maps API, що забезпечить оперативне створення необхідних компонент, їх модифікацію та нарощування інформаційних можливостей. Обґрунтовано, що додаткове залучення засобів програмування, зокрема мови JavaScript з використанням Google Maps API, забезпечує можливість розробки геоінформаційної системи для ІАСУЕ економіки регіону з урахуванням додаткових специфічних вимог користувача системи у майбутньому. Запропоновано засоби підтримки прийняття управлінських рішень ІАСУЕ економіки регіону орієнтувати на використання баз і сховищ даних, спеціалізованих загальнодоступних засобів створення ГІС для візуалізації та аналізу даних про енергоспоживання та енергоефективність, що забезпечить обґрунтованість і оперативність генерації управлінських рішень. Показано, що візуалізація енергетичних даних і результатів оброблення у максимально сприйнятливому для людини вигляді з точною прив'язкою до місць розташування об'єктів управління забезпечує ефективну підтримку прийняття управлінських рішень.
Застосування згорткової нейронної мережі для виявлення меланоми за зображенням новоутворення на мобільному пристрої
(Видавництво Львівської політехніки, 2021-10-10) Дем’янець, Т. В.; Федасюк, Д. В.; Demianets, T. V.; Fedasyuk, D. V.; Національний університет “Львівська політехніка”; Lviv Polytechnic National University
Розглянуто сучасні методи виявлення меланоми за зображенням новоутворення, проаналізовано їх переваги та недоліки. У статті продемонстровано прототип мобільного застосунку для виявлення меланоми за зображенням родимки на підставі згорткової нейронної мережі, котрий розробляється для операційної системи Android. Доповнено набір даних на підставі HAM10000 для навчання задля усунення незбалансованості класів та покращення показників точності мережі. Виконано пошук наявних нейронних мереж, котрі забезпечують високу точність, та вибрано для дослідження нейромережі VGG16, MobileNet та NASNetMobile. До наведених нейронних мереж застосовано техніки передавання навченості та точного налаштування для адаптування мереж до задачі класифікації уражень шкіри. Встановлено, що використання згаданих технік дає змогу отримати високі показники точності нейронної мережі для вказаного завдання. Описано процес конвертування згорткової нейронної мережі в оптимізований формат Flatbuffer засобами TensorFlow Lite для розміщення та використання на мобільному пристрої. Оцінено характеристики швидкодії вибраних нейронних мереж на мобільному пристрої за часом класифікації на центральному і графічному процесорах та здійснено порівняння обсягу пам’яті, яку займає файл окремої мережі. Виконано порівняння розміру файлу нейронної мережі до конвертування та після. Продемонстровано, що використання конвертора TensorFlow Lite значно зменшує розмір файлу нейронної мережі завдяки оптимізованому формату. Результати дослідження свідчать про високу швидкодію застосунку та компактність мереж на пристрої, а використання графічного пришвидшення дає змогу значно зменшити тривалість класифікації зображень новоутворення. На підставі проаналізованих параметрів вибрано NASNetMobile як оптимальну нейронну мережу для використання у мобільному застосунку для виявлення меланоми.
Застосування методу лінійної регресії для аналізу кількісних характеристик цитологічних зображень
(Видавництво Львівської політехніки, 2021-10-10) Березький, О. М.; Піцун, О. Й.; Мельник, Г. М.; Дацко, Т. В.; Berezsky, O. M.; Pitsun, O. Yo.; Melnyk, G. M.; Datsko, T. V.; Національний університет “Львівська політехніка”; Західноукраїнський національний університет; Тернопільський національний медичний університет; Lviv Polytechnic National University; West Ukrainian National University; Ternopil National Medical University
Проаналізовано патологічні стани молочної залози на підставі дослідження цитологічних зображень. Цитологічні зображення – це окремий клас біомедичних зображень і використовуються для діагностування онкологічних захворювань. Для діагностування передракових і ракових станів та тактики лікування лікарі-діагности використовують цитологічні, гістологічні та імуногістохімічні зображення. Для автоматизації процесу діагностування в онкології використовують системи автоматизованої мікроскопії. У системах автоматизованої мікроскопії використовують алгоритми комп’ютерного зору. Останнім часом для класифікації зображень використовують алгоритми машинного навчання Опрацювання мікроскопічних зображень є складним і трудомістким процесом, оскільки зображення характеризуються високим рівнем шуму та відсутністю чітких контурів ядер клітин. Для обчислення кількісних характеристик ядер клітин цитологічних зображень розроблено метод обчислення кількісних характеристик ядер клітин на підставі алгоритмів фільтрації зображень та їх автоматичної сегментації. Для сегментації ядер клітин розроблено архітектуру згорткової нейронної мережі типу U-Net. У цій статті розроблено метод опрацювання цитологічних зображень. Метод складається з шести етапів. На першому етапі відбувається завантаження зображення у пам’ять комп’ютера, на другому – попереднє оброблення зображень. На третьому етапі здійснюється автоматична сегментація зображень на підставі згорткової нейронної мережі типу U-Net. На четвертому етапі виконується обчислення кількісних характеристик ядер клітин. На п’ятому етапі кількісні характеристик ядер клітин зберігаються в базі даних. На шостому етапі застосовують алгоритми лінійної регресії для отримання кількісних характеристик ядер клітин. Сьогодні лінійна регресія є одним із поширених підходів машинного навчання до аналізу даних. Здійснено порівняльний аналіз застосування кількісних характеристик ядер клітин на підставі лінійної регресії. Наукова новизна роботи полягає у розробленні методу обчислення кількісних характеристик ядер клітин, який містить етапи фільтрації зображень та автоматичної сегментації на підставі використання нейронної мережі типу U-Net. Практичне значення роботи – програмна реалізація модулів попереднього оброблення цитологічного зображення та лінійної регресії. Досліджено, що у сукупності параметрів “площа, довжина головної осі” в 1,4 разу менша похибка RMSE порівняно із сукупністю “площа, периметр”.
Зміст
(Видавництво Львівської політехніки, 2020-09-23)
Зміст
(Видавництво Львівської політехніки, 2019-09-26)
Компоненти апаратних нейронних мереж узгодженого паралельно-вертикального оброблення даних у реальному часі
(Видавництво Львівської політехніки, 2021-10-10) Цмоць, І. Г.; Лукащук, Ю. А.; Ігнатєв, І. В.; Казимира, І. Я.; Tsmots, I. H.; Lukashchuk, Yu. A.; Ihnatyev, I. V.; Kazymyra, I. Ya.; Національний університет “Львівська політехніка”; Західноукраїнський національний університет; Lviv Polytechnic National University; West Ukrainian National University
Сформовано операційний базис нейронних мереж і вибрано для апаратної реалізації такі операції: пошуку максимального і мінімального значень із обчисленням суми квадратів різниць і скалярного добутку. Визначено вимоги до апаратних компонентів нейронних мереж з узгодженим вертикально-паралельним обробленням даних, основними з яких є забезпечення: високої ефективності використання обладнання, адаптації до вимог конкретних застосувань, узгодження інтенсивності надходження вхідних даних із інтенсивністю обчислень у апаратній компоненті, роботи в реальному часі, структурної орієнтації на НВІС-реалізацію, невеликої тривалості розроблення та невисокої вартості. Показано, що основні шляхи управління інтенсивністю обчислень у апаратних компонентах – вибір кількості та розрядності трактів опрацювання даних, зміна тривалості такту роботи із вибором елементної бази та складності операцій, які реалізуються сходинками конвеєра. Запропоновано для реалізації апаратних компонент нейронних мереж з узгодженим вертикально-паралельним обробленням управління використовувати паралельні вертикально-групові методи опрацювання даних, які забезпечують управління інтенсивністю обчислень, зменшення апаратних затрат і НВІС-реалізацію. Розроблено паралельний вертикально-груповий метод обчислення максимальних і мінімальних чисел у масивах, який за рахунок паралельного опрацювання зрізу з групи розрядів всіх чисел забезпечує зменшення часу обчислення. Розроблено паралельний вертикально-груповий метод і структуру компоненти обчислення суми квадратів різниць, яка за рахунок розпаралелення та вибору кількості сходинок конвеєра забезпечує узгодження інтенсивності надходження вхідних даних з інтенсивністю обчислень, режим реального часу та високу ефективність використання обладнання. Розроблено паралельний вертикально-груповий метод та структуру компоненти обчислення скалярного добутку, яка порівняно з відомими за рахунок вибору розрядності трактів оброблення та кількості сходинок конвеєра забезпечує узгодження інтенсивності надходження вхідних даних із інтенсивністю обчислень, режим реального часу та високу ефективність використання обладнання. Показано, що використання розроблених компонентів для синтезу нейронних мереж з узгодженим вертикально-паралельним обробленням даних у реальному часі забезпечить зменшення часу і вартості їх реалізації

Browse

Browsing Ukrainian Journal of Information Technology by Title

Results Per Page

Sort Options