Статьи журнала - Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Компьютерные технологии, управление, радиоэлектроника
Все статьи: 1048
Разработка интегрального показателя научного развития журналов
Статья научная
В настоящее время актуальным является вопрос определения рейтинга и научной значимости журналов. Выполнен обзор способов оценки качества российских и зарубежных журналов. Цель работы. Целью исследования является разработка математических моделей, позволяющих моделировать и прогнозировать динамику интегрального показателя научного развития журнала. Материалы и методы. Определен комплекс наукометрических показателей для оценки научной значимости журналов. Независимость факторов исследована с помощью матрицы парных коэффициентов корреляции. Предложен способ получения математической зависимости, отражающей связь между выбранными наукометрическими индикаторами и интегральным показателем, основанный на применении метода многомерной средней. Ранжирование факторов выполнено экспертным методом. Расчет весовых коэффициентов осуществлен методом Фишберна. В качестве исходных данных использовалась доступная информация научной электронной библиотеки e-library. Результаты исследования. С применением полученного выражения по исходным данным вычислены значения интегрального показателя за 7 лет на примере Журнала 1. По аналогичной методике выведена зависимость интегрального показателя от ключевых показателей Журнала 2, для которого не определен показатель Science Index. Выполнен прогноз библиометрических показателей (факторов) и интегрального показателя Журнала 2 на последующие три года. Для прогнозирования характера изменения факторов (числа цитирований) выбрана квадратичная и кубическая зависимость. Исследовано влияние совместного изменения факторов на интегральный показатель. Обсуждение и заключение. Разработанные математические модели могут использоваться для анализа изменения комплекса наукометрических показателей во времени при разработке стратегии развития научных журналов и принятии управленческих решений.
Бесплатно
Разработка искусственной нейронной сети для прогнозирования прихватов колонн бурильных труб
Статья научная
Прихват колонны бурильных труб является одним из самых тяжелых видов аварий в бурении нефтяных и газовых скважин и оказывает существенное влияние на эффективность процесса бурения и стоимость скважины. Прогнозирование прихвата на стадии проектирования и в процессе бурения скважин позволяет минимизировать риск возникновения прихвата за счет выбора оптимального способа предупреждения для конкретных геолого-технических условий. Статья посвящена разработке искусственной нейронной сети для прогнозирования прихвата колонны бурильных труб. Также приведен литературный обзор существующих методов прогнозирования прихватов. В качестве входных данных применяются важные и обобщающие факторы, влияющие на возникновение всех видов прихватов, что позволяет прогнозировать все виды прихватов колонн бурильных труб. С целью повышения восприимчивости входных данных к обучению нейронной сети производится преобразование элементов данных на субэлементы с последующей нормализацией. Экспериментальным методом выбирается тип и архитектура сети, а также ее гиперпараметры. Оценка качества работы сети производится методом кросс-валидация по k-блокам. Для нахождения оптимальной комбинации активационных функций с различными оптимизаторами проводятся экспериментальные исследования с дальнейшим анализом результатов. Эксперименты реализованы на языке программирования Python c пакетами библиотек KERAS, TensorFlow и Matplotlib, а также в облачной платформе Colaboratory от компании Google. Отличительной особенностью предлагаемого метода является то, что полученная модель прогнозирования легко может адаптироваться к новым данным, что часто происходит при бурении скважин на новых месторождениях.
Бесплатно
Краткое сообщение
Приводится комплекс взаимосвязанных математических моделей, предназначенных для управления проектной деятельностью на всех стадиях с участием различных заинтересованных сторон (стейкхолдеров). Использование данных моделей направлено на повышение эффективности деятельности стейкхолдеров, обеспечивает системность, целостность и адекватность принимаемых решений при управлении сложным проектом. Модели для разных заинтересованных сторон (инвестор, заказчик, поставщик, руководитель проекта и его команда, регулирующие органы, коммерческая служба) - это модели, принципиально новые по отношению к существующим. Каждый стейкхолдер по-своему видит объект управления, учитывает приоритетные для себя параметры и показатели, осуществляет управление проектом или другим объектом на определенном уровне - стратегическом, тактическом и оперативном. В работе определены требования к компетентности разных стейкхолдеров, что является совершенно новым направлением, которое подлежит дальнейшему развитию и совершенствованию.
Бесплатно
Статья научная
Показано, что конструкторскую документацию деталей и изделий приборостроения наряду с требованиями ГОСТ ЕСКД целесообразно считать многофакторной системой. К разработке конструкторской документации необходим системный подход. В основе системного подхода должны быть воедино увязаны предложенный классификатор деталей, предложенная структурная модель, учитывающей взаимосвязь постоянных и переменных компонентов в этой системе, а также современные методы компьютерного параметрического моделирования.
Бесплатно
Статья научная
Разрабатывается математическое описание и имитационная модель интеллектуальной интегрированной навигационной системы. Рассмотрены некоторые тенденции интеллектуализации интегрированных систем. Проведено моделирование функционирования интегрированной системы для ракеты-носителя с воздушным стартом.
Бесплатно
Статья научная
Современные тренды в экономке и сфере научно-технического прогресса требуют перехода на более инновационный путь развития. Данная тенденция способна обеспечить формирование и аккумулирование нового качества научно-исследовательского и производственно-технического потенциала страны в обозримой перспективе. Таким образом, определяется необходимость в обеспечении грамотного управления инновационными проектами. Проблема качества инновационных строительных проектов порождается недостаточно эффективным управлением проектами данного типа. При формировании грамотного подхода к управлению инновационными строительными проектами обеспечивается значимое конкурентное преимущество для организаций, реализующих эти проекты, что в перспективе формирует тенденцию роста компании и получение большей доли рынка. Целью данного исследования является разработка методических положений по проведению мониторинга качества инновационных проектов в сфере строительства. Методы. В рамках исследования применялись традиционные подходы сравнительного анализа, методы статистического исследования, методы моделирования и др. Результатом исследования является разработка методики мониторинга качества инновационных проектов в сфере строительства на основе формирования комплексной системы показателей, реализуемой в условиях ситуационного подхода. Заключение. Достижение качества проекта не гарантирует полного достижения качества продукта проекта. По заявленным условиям качество проекта обуславливается его сохранением в рамках проектного треугольника как в период реализации, так и по завершении проекта. Что касается инновационных строительных проектов, несмотря на то, что данная отрасль консервативна в вопросе реализации инноваций, подобные проекты все же реализуются и выводят компании на лидирующие позиции на рынке. Безусловно, данные проекты на протяжении всего жизненного цикла сопровождаются наличием высокого уровня рисков, однако при должном уровне контроля и своевременности качественных управленческих решений инновационный проект имеет значительные шансы на успех. Индивидуальность условий каждого инновационного строительного проекта не позволяет выявить абсолютно универсальную эффективную методику мониторинга качества проекта, однако можно добиться повышения эффективности мониторинга качества данных проектов при условии соблюдения разработанных рекомендаций.
Бесплатно
Разработка методики управления качеством данных на основе логико-семантического цифрового двойника
Краткое сообщение
Качество данных - ключевой вопрос в системах поддержки принятия решений. Использование же данных, содержащих одну или несколько логических ошибок, может привести к неправильным решениям и большим потерям для предприятия. Цель исследования. Целью исследования является разработка классификации данных, учитывающих профиль производства, типы данных на производстве, формальную структуру бизнес-процессов для каждого типа данных на основе предлагаемой логико-семантической архитектуры цифрового двойника для контроля качества данных. Теоретико-методологической основой исследования являются труды отечественных и зарубежных ученых по проблемам управления цифровыми платформами и цифровой трансформацией и цифровых двойников предприятия. Результаты. В ходе исследования была обобщена и систематизирована классификация основных логико-семантических факторов некачественного предоставления данных, представлена методика оценки качества данных. Бизнес-процессы сбора, хранения и обработки формализованы для каждого типа данных и определено одно ответственное лицо для соответствующих бизнес-процессов, а также разработаны требования к компетентности для отдельных ответственных лиц и инструмент для контроля качества данных. В результате предлагается подход на основе логико-семантической архитектуры цифрового двойника для контроля качества данных. Заключение. В современных реалиях необходима логическая фильтрация огромного количества избыточных данных в системах поддержки принятия решений (ППР). Цифровые двойники (ЦД) в системах поддержки принятия решений могут обеспечить высокое качество исходных цифровых данных для ППР. В этой статье представлен комплексный подход к управлению качеством данных на основе их логико-семантических цифровых двойников при создании эффективной системы поддержки принятия решений на примере нефтегазовых компаний. Управление качеством данных на основе применения логико-семантических цифровых двойников обеспечивает полезность цифровых данных.
Бесплатно
Статья научная
Введение. В настоящее время развитие технологий Big Data и методов интеллектуального анализа больших данных открыло возможность исследования своевременности, доступности и эффективности проводимой терапии при обработке всей доступной информации о практике лечения. Методы персонифицированной и профилактической медицины, основанные на удаленном мониторинге пациентов и интеллектуальном анализе аналогичной практики лечения, приведут к существенному сокращению затрат и повышению качества жизни. Одними из эффективных методов исследования данных о пациентах и их электронных медицинских карт являются методы машинного обучения. Цель исследования. Данное исследование направлено на построение модели управления потоком пациентов с сердечно-сосудистыми заболеваниями на основе анализа персонифицированных карт данных больных. Материалы и методы. Определение прогноза на предмет обращения в поликлинику с заболеваниями сердца проведено методом логистической регрессии, алгоритмом построения деревьев решений ID3 и методом обучения ансамбля - случайные леса. В рамках экспериментального исследования проведена оценка эффективности применения рассмотренных методов для прогнозирования на основе анализа ROC-кривой и метрики AUC. Результаты. Эксперименты на массиве электронных персонифицированных данных о медицинских услугах в территориальном фонде обязательного медицинского страхования (ТФОМС) и медицинском информационно-аналитическом центре г. Оренбурга показали, что для краткосрочного прогнозирования на 1 месяц более высокие результаты показал алгоритм ID3 построения решающих деревьев, а при увеличении рассматриваемого периода до 3 месяцев более эффективным оказался метод логистической регрессии. Заключение. Предложенный подход к прогнозированию обращений пациентов позволяет повысить качество управления клинико-организационной системой здравоохранения при оказании медицинской помощи, а также спланировать объем и количество отдельных медицинских услуг.
Бесплатно
Краткое сообщение
В настоящее время переход к представлению библиографической информации о научных работах к электронному виду послужил причиной повышенного интереса к наукометрическим исследованиям. При этом существующие наукометрические методы подвергаются критике со стороны ученых, так как неполная библиографическая база и инструменты ее оценивания не позволяют наиболее точно оценить вклад научного труда. Проблема качества наукометрических оценок, как правило, основывается на исследовании данных некоторой системы цитирования, которая не включает полные сведения обо всех публикациях авторов, содержащихся в других системах цитирования. Цель исследования. Данное исследование направлено на разработку адаптивного подхода для формирования агрегированных данных библиографической информации научной организации в условиях неполной информации из систем цитирования РИНЦ, «Академия Google» и Scopus. Методы. Определение агрегированного списка публикаций для анализа наукометрических показателей проведено методом Winnowing, алгоритмом Левенштейна, методом шинглов и Джаро - Винклера. В рамках экспериментального исследования проведена оценка эффективности применения рассмотренных методов для агрегирования информации систем цитировния на основе анализа точности, полноты и F-меры. Результаты. Эксперименты на тестовых данных списка публикаций авторов Оренбургского государственного университета из систем цитирования РИНЦ, «Академия Google» и Scopus показали, что наиболее точные списки публикаций по критерию F-меры сформировал метод Winnowing. Для повышения производительности данного алгоритма проведена двухэтапная оптимизация процесса агрегирования, которая позволила улучшить время работы алгоритма при формировании списка библиографических описаний. Заключение. Предложенный подход для формирования агрегированных данных библиографической информации научной организации в условиях неполной информации из систем цитирования РИНЦ, «Академия Google» и Scopus позволяет повысить производительность при формировании списка публикаций авторов и показывает хорошую эффективность при определении наукометрических характеристик авторов.
Бесплатно
Разработка передающей телевизионной антенны с диаграммой направленности заданного вида
Статья научная
Предложены математические модели панельных излучателей, размещаемых на башне радиотелевизионного передающего центра. Строгие электродинамические соотношения, основанные на интегральных уравнениях Фредгольма II рода, позволяют определить тонкие эффекты взаимного влияния излучателей в антенне. Показано, что применение предложенных математических моделей позволяет получить диаграмму направленности антенны, соответствующей заданным требованиям с высокой точностью.
Бесплатно
Статья научная
В работе рассматривается диагностический метод электромиографии, позволяющий оценивать состояние функционирования нерва, иннервирующего поврежденную мышцу. Метод основан на регистрации и анализе биоэлектрических потенциалов мышц и периферических нервов. Цель исследования: разработка алгоритма работы и структурной схемы прибора электромиографии с возможностью преобразования результатов записи на ПК, дисплей и смартфон через USB и Bluetooth для их анализа. Материалы и методы. Предлагается метод измерения мышечной функции, который включает в себя наблюдение за движением мышц с поверхности кожи над мышцей. Мышечный датчик дает выходной сигнал в зависимости от ее активности. С помощью поверхностного электрода можно отслеживать общее движение мышц. С помощью программы для сопряжения мышечного сенсора Myoware EMG с Arduino получаем аналоговый сигнал. Значения датчика можно наблюдать на последовательном плоттере. Следующей задачей было прочитать данные датчика или аналоговое напряжение на LCD1602-дисплее. Мы подключили контакты I2C (SDA и SCL) LCD1602-дисплея к A4 и A5 Arduino. LCD1602-модуль отображает 2 строки по 16 символов. После загрузки специального кода LCD1602 по I2C-дисплей начал отображать значение аналогового сигнала EMG, а также напряжение. Arduino может связываться с другими устройствами через Bluetooth с помощью модуля HC-05 (zs-040). Этот модуль позволяет Arduino подключаться и обмениваться данными с другими устройствами, такими как смартфон, компьютер и т. п. Результаты. Было получено представление о биоэлектрическом потенциале, возникающем в мышце. Применяемый метод фиксации биоэлектрических сигналов в мышцах имеет практическое значение для клинической неврологии; его реализация облегчит и повысит диагностическую точность электрофизиологических исследований. Заключение. В данной работе разработана структурная схема прибора и решение технической задачи на основе технических требований, разработан алгоритм прибора. На выполнение практических работ с учетом затрат основных и вспомогательных материалов, а также прочих прямых затрат израсходовано 4963 руб.
Бесплатно
Статья научная
В представленной работе рассматривается программный комплекс для обеспечения мониторинга состояния следящего гидропривода с гидростатическими направляющими в составе диагностического вибростенда для цифровых трансформаторов. Срок службы цифровых измерительных трансформаторов составляет 25 лет, а межповерочный интервал - 8 лет. Для достижения таких высоких эксплуатационных характеристик необходимо проведение большого количества испытаний для подобных изделий. Одним из таких испытаний является испытание на вибростенде. Уникальность применяемого в диагностическом вибростенде гидропривода заключается в его длительном ресурсе работоспособности в эксплуатационных нагрузках (до 100 млн циклов). Такая надежность достигается за счет применения в конструкции гидропривода специальных гидростатических направляющих и требует наличия специального программного обеспечения. Создана архитектура программного комплекса для вибростенда. Для тестирования функционала пакета выполнено имитационное моделирование работы компонентов программного комплекса. Цель исследования: на основе анализа функционирования технологического оборудования и вариантов реализации управляющего программного обеспечения разработать архитектуру программного комплекса для реализации системы мониторинга состояния следящего гидропривода с гидростатическими направляющими в составе диагностического вибростенда для цифровых трансформаторов.
Бесплатно
Статья научная
Рассматривается технико-экономический механизм модернизации систем наружного освещения на основе возвратно-целевого усиления бюджетного финансирования. Исследовано влияние повышения функционального резерва светодиодных источников света на период окупаемости проектов модернизации систем освещения.
Бесплатно
Разработка системы автоматического регулирования флегмового числа ректификационной колонны
Статья научная
Введение. В статье приведен обзор способов управления установками первичной переработки нефти. Для улучшения эффективности разделения предложено стабилизировать флегмовые числа в ректификационной колонне. Цель работы. Разработать систему автоматического регулирования флегмового числа секции дизельного топлива атмосферной колонны нефтеперерабатывающей установки. Исследовать режимы работы атмосферной колонны с участием полученной системы автоматического регулирования. Материалы и методы. Рассмотрены особенности процесса ректификации нефти атмосферного блока нефтеперерабатывающей установки малой мощности. Отмечены особенности отвода тепла с промежуточным циркуляционным орошением по сравнению с крупнотоннажной установкой. Выполнен выбор параметров объекта с разделением на группы. Для достижения поставленной в работе цели составлена динамическая модель секции кожухотрубных теплообменных аппаратов для нагрева нефти дизельным топливом на нефтеперерабатывающей установке малой мощности в виде системы дифференциальных уравнений теплового баланса. Для нахождения расхода обессоленной нефти и расхода соленой воды составлено уравнение материального баланса электродегидратора. Получена зависимость флегмового числа секции дизельного топлива атмосферной колонны от температур на входе и выходе циркуляционного орошения атмосферной колонны, расходов острого орошения, циркуляционного орошения и отбора нефтяных фракций. Результирующая модель состоит из двух частей: линейной части секции электродегидратора и теплообменников, определяющей температуры теплоносителей, и нелинейной выходной части, определяющей флегмовое число в зависимости от технологических параметров. Предлагаемая модель позволяет исследовать влияние возмущающих воздействий на управляемые параметры. Инструментом реализации полученной модели выбран программный продукт MATLAB/Simulink. С участием разработанной модели объекта исследования построена система автоматического регулирования флегмового числа в MATLAB/Simulink. Заключение. Получены результаты моделирования системы автоматического регулирования флегмового числа секции дизельного топлива атмосферной колонны нефтеперерабатывающей установки малой мощности с учетом особенностей процесса в условиях воздействия возмущений.
Бесплатно
Разработка системы автоматического управления флотационным процессом хлористого калия
Статья научная
В статье рассмотрены создание алгоритма и синтез двухконтурной системы автоматического управления уровнем и плотностью вместо действующей одноконтурной. Цель исследования. Стабилизация плотности и стабилизация питания флотационной машины с помощью создания двухконтурной системы автоматического управления уровнем и плотностью с целью улучшения качества конечного продукта. Материалы и методы. Поскольку в системе нет чистого запаздывания, то настройка регулятора производится по методу параметрической оптимизации, а именно: по критериям модульного оптимума (МО) или симметричного оптимума (СО). Для настройки контура применяется также критерий МО/СО. Все системы автоматического управления реализованы в программном пакете MATLAB Simulink. После синтеза локальных и комбинированных систем автоматического регулирования (САР) рассчитываются основные показатели качества, чтобы узнать, какая из САР является наиболее приемлемой. Качество управления определяется по такими показателям, как время переходного процесса, перерегулирование и ошибка системы. Первые два показателя показывают динамику процесса, а последний показатель показывает точность системы. Заключение. Готовая двухконтурная система автоматического управления, разработанная в программном пакете MATLAB Simulink, согласно анализу полученных показателей регулирования процесса обеспечивает стабилизацию плотности и уровня в агитационном чане для флотации.
Бесплатно
Статья научная
Известно, что компании стараются сократить свои затраты на производство. Одним из эффективных способов сокращения затрат является автоматизация процессов. Например, замещение сотрудников различными роботами или информационными системами. Зачастую при строительстве или другом масштабном производстве требуется мониторинг работы сотрудников. В самом простом варианте мониторинг может осуществляться с помощью видеокамер и сотрудников, которые просматривают записи с этих камер. Это влечет за собой затраты на оплату труда сотрудников, налоги и другие отчисления. Изменить такой процесс мониторинга можно с помощью систем слежения за перемещением рабочих. Внедрив такую информационную систему в производство, можно сократить расходы, которые были описаны выше. На сегодняшний день алгоритмы машинного обучения и компьютерного зрения довольно сильно развились и позволяют реализовывать такие системы слежения. Существуют уже готовые варианты систем слежения на базе алгоритмов компьютерного зрения, но они имеют высокую стоимость, что подходит только для крупных производств. Другим вариантом является разработка собственной системы слежения, которая будет учитывать специфику организации, в которой планируется ее внедрение. Цель исследования: рассмотреть технологии, с помощью которых можно построить систему слежения, и предложить реализацию системы слежения за рабочими с применением алгоритмов машинного обучения и нейронных сетей. Материалы и методы. Рассматриваются существующие решения систем мониторинга на базе технологий RFID, компьютерного зрения, GPS и датчиков движения. Приводятся их плюсы и минусы. Рассматриваются существующие способы для детекции движения с использованием компьютерного зрения. Приводится обзор существующих алгоритмов для обнаружения рабочего в специализированном костюме. Рассматривается алгоритм YOLOv5, который состоит из backbone, neck и head. Результаты. В статье авторами приводится описание рассматриваемых алгоритмов машинного обучения, компьютерного зрения и нейронных сетей. Предлагается реализация системы мониторинга за рабочими. Дается описание модулей, из которых состоит система слежения, приводится схема взаимодействия модулей. Описывается разработка алгоритма детекции движения и алгоритма определения рабочего в специальной форме.
Бесплатно
Разработка системы поддержки принятия решений для повышения продуктивности молочного животноводства
Статья научная
Введение. Важнейшей тенденцией современного глобального развития является переход к новым, умным технологиям, основанным на оперативной обработке большого количества данных при помощи современных математических методов, осуществляемый с применением новейших средств коммуникации и информационных технологий. Подобная тенденция прослеживается в большинстве сфер человеческой деятельности, в том числе и в молочном производстве - важнейшей отрасли сельского хозяйства. Цель работы - разработка системы поддержки принятия решений для повышения продуктивности молочного животноводства. Материалы и методы. В качестве базы исследования использованы труды различных авторов по вопросам исследования критериев, оказывающих ключевое влияние на продуктивность животноводства, на основе чего определена взаимозависимость между факторами, обеспечивающими продуктивность молочного животноводства, а также исследована возможность управления продуктивностью молочного животноводства посредством изменения кормового рациона животных. Важное место отведено оценке микроэлементного статуса животных, которая является индикатором продуктивности животноводства. Результаты. В рамках исследования построены модели зависимости продуктивности молочного животноводства от кормовой базы, которая, в свою очередь, зависит от урожайности кормовых культур. Построенные модели позволили выявить возможности управляющего воздействия на урожайность кормовых культур посредством внесения удобрений и общую производительность молочного животноводства посредством регулирования рациона кормовыми добавками. При этом в работе в качестве индикатора состояния системы использован микроэлементный статус, который может быть измерен как у кормовой базы, так и у животных. Отслеживание изменений в элементном статусе позволяет оперативно реагировать на изменение условий и корректировать кормовую базу для оптимизации молочного производства. Заключение. Выявленные зависимости позволили разработать систему поддержки принятия решения для повышения продуктивности молочного животноводства, включающую в себя модули оценки урожайности и производительности, а также алгоритмы их корректировки.
Бесплатно
Разработка управляемого робота «ХТР-М»
Краткое сообщение
В настоящее время рынок робототехники интенсивно развивается, регулярно появляются новые разработки и всё говорит о том, что этот процесс будет продолжаться. Целью исследования является разработка робота-разведчика, способного выполнять функции независимой передвижной станции, имеющего систему безопасности от столкновений, собственные световые огни и способного работать автономно максимально возможное количество времени. Подобные модели роботов могут быть использованы в различных сферах: спасательные работы, помощь людям с ограниченными возможностями, доставка грузов в удалённые и труднодоступные районы и т. д. В связи с поставленной задачей, было проведено аналитическое исследование подобных роботов-разведчиков. В статье представлено описание реализации данного робота.
Бесплатно
Статья научная
Организационные системы управления являются распределенными, при этом некоторые контуры управления в них организуются в явном виде, другие существуют в неявном виде. При управлении производственным предприятием всегда существует модель объекта производства (производимой продукции), модель производственной среды и модель жизненного цикла. АИС представляет собой модель реальной производственной системы. Разработан комплекс моделей классификаторов производственного предприятия. Построены модели производственных процессов при внедрении информационных систем, которые являются естественным отображением модели организации и управления производством на верхнем уровне. Базовой технологией реализации информационных потоков в производственной системе является производственный документооборот. Для получения модели производственного документооборота необходимо рассмотреть производственную систему в аспекте взаимосвязи и движения документов. Предложена модель производственного документооборота, позволяющая однозначно классифицировать производственные процессы. При моделировании учитывались знания из менеджмента, теории принятия решений, системного моделирования, программирования.
Бесплатно
Статья научная
В статье приводится результат эксперимента по применению трансферного обучения с помощью сверточной нейронной сети Visual Geometry Group with 16 layers (VGG-16) применительно к задаче распознавания пыльцевых зерен на изображениях. Анализ информационно-теоретической базы по применению алгоритмов машинного обучения к задаче классификации пыльцевых зерен за последние несколько лет показал необходимость разработки (применения) нового метода к распознаванию изображений пыльцевых зерен, полученных с помощью оптического микроскопа. В настоящее время автоматическая классификация для идентификации пыльцы становится очень активной областью исследований. В статье обоснована задача автоматизации классификации пыльцевых зерен. Целью исследования является анализ эффективности и точности классификации микроскопических изображений пыльцевых зерен с помощью трансферного обучения сверточной нейронной сети VGG-16. Трансферное обучение было выполнено с помощью нейронной сети VGG-16, имеющей 13 сверточных слоев, группируемых в 5 блоков с пулингом и 3 сглаживающих слоя на выходе. Поскольку применяется трансферное обучение, то количество эпох обучения можно выбрать небольшим. У данной сети меняются только сглаживающие выходные слои, а извлечение признаков осуществляется с весами классической модели. Поэтому было выбрано использовать 10 эпох обучения. Другие гиперпараметры - регуляризация Drop Out с вероятностью 50 %, метод оптимизации - ADAM, функция активации - sigmoid, функция потерь - кросс-энтропия, размер батча - 32 изображения. В результате за счет настройки гиперпараметров модели и использования аугментаций удалось достичь доли верных распознаваний порядка 80 %. При этом в связи с разным количеством обучающих примеров частные характеристики по классам несколько отличаются. Так, максимальные точность и полнота достигают 94 и 83 % соответственно для типа Одуванчик. В будущем планируются исследования для применения аугментации в качестве предобработки для создания сбалансированной выборки. За счет применения сверточной нейронной сети VGG-16 к задаче распознаваний изображений пыльцевых зерен были достигнуты высокие показатели точности и эффективности метода.
Бесплатно
