DOI: 10.7256/2454-0714.2018.1.25297

Аннотация: В данной работе решается задача кластеризации оперонов (особых единиц генетической информации) и описывается ее использование для выделения групп оперонов со схожими функциями. Рассматривается специфика открытых баз оперонов, используемых в качестве источников исходных данных для исследования. Описываются выбор и подготовка данных для кластеризации, особенности процесса кластеризации и его связь с подходами, традиционно используемыми для анализа естественных языков. На основании проведенной кластеризации анализируется качество и состав полученных групп. Для преобразования исходных данных в вектора используется классическая реализация алгоритма word2vec и ряд особенностей исходных данных. Полученное представление кластеризуется алгоритмом DBScan на основании косинусной дистанции. Новизна предлагаемого метода связана с использованием не стандартных для исходных данных алгоритмов. Использованный подход эффективно проявляет себя при работе с большим количеством данных, не требует дополнительной разметки данных и самостоятельно формирует факторы для кластеризации. Полученные результаты показывают возможность использования предложенного подхода для реализации сервисов, позволяющих проводить сравнительный анализ бактериальных геномов.

DOI: 10.7256/2454-0714.2018.1.25629

Аннотация: Предметом исследования являются алгоритмы сегментации спутниковых изображений для различных систем технического зрения. Для сегментации изображений используются разрезы на графах. Для повышения производительности выполняется предварительная сегментация на основе минимального покрывающего дерева. При описании свойств суперпикселей учитывается информация о высоте и цвете областей. Высота областей вычисляется на основе стереоизображений. Цвет сегментов вычисляется на основе цветовых инвариантов. Все суперпиксели в соответствии со своими характеристиками принадлежат к областям зданий, травяного покрова, деревьев и кустарников, затененным областям и т.д. Изображение представляет собой неориентированный взвешенный граф, узлами которого являются сегменты изображения. Весами вершин графа являются числа, определяющие принадлежность к некоторому классу. Для разделения регионов на кластеры используется метод разрезов на графах. Новизной исследования является алгоритм сегментации спутниковых снимков на основе суперпикселей и разрезов на графах. Время сегментации на основе разработанного алгоритма уменьшается в несколько раз по сравнению с методом разрезов на графах. Разработанный алгоритм используется для выделения зданий на изображениях. Проведено сравнение разработанного алгоритма с существующими подходами выделения зданий, показаны его преимущества. Приводятся примеры работы алгоритма, описываются результаты исследований.

DOI: 10.7256/2454-0714.2018.1.25369

Аннотация: Предметом исследования является предложенная автором концепция иерархических bitmap-индексов. Она заключается в том, что в целях повышения производительности обработки запросов по фильтру времени индексы поддерживаются не только для значений основной единицы времени, но и произвольных более крупных кратных единиц. Объектом исследования является построение вероятностной модели, позволяющей оценить эффективность принятия решения: какую побитовую операцию применить на очередном уровне иерархии при построении результирующей выборки - дизъюнкцию или исключающее ИЛИ. Автор уделяет основное внимание обоснованию валидности модели и сравнению результатов с построенной ранее минимаксной моделью, в которой принятие решения выполнялось по заранее установленному правилу и не зависело от текущего состояния системы. Методологией исследования являются теория вероятностей, методы многокритериальной оптимизации и вычислительный эксперимент, а также сопутствующие им методы интуитивной оценки правдоподобия результатов. Основные выводы проведенного исследования: построена и верифицирована аналитическая модель динамического выбора индексной операции; показано, что предложенная дисциплина выбора дает более высокую производительность в сравнении с минимаксной моделью и разработано программное обеспечение, позволяющее получить численную оценку этой разности; предложена модель оценки расходов на динамическое принятие решения и весовая функция, позволяющая при том или ином выборе весов оценить эффективность модели с принятием решений и сделать выбор в пользу одной из двух моделей.

DOI: 10.7256/2454-0714.2018.1.25470

Аннотация: В данной работе решается задача построения онтологической модели по выбору инструментальных средств разработки программного обеспечения. Классы построенной онтологической модели образуют таксономию. Рассматриваются вопросы представления разработанной онтологической модели в виде неоднородного ориентированного графа. Для поддержки ведения онтологии и решения на ее основе задачи выбора инструментальных средств разработки программного обеспечения на построенной модели определены операции добавления и модификации основных концептов онтологии, в качестве которых выступают критерии оценки качества программного обеспечения. Для оценки и принятия решения по выбору инструментальных средств на основе разработанной онтологической модели предлагается алгоритм, основанный на методе оценки подобия объектов в интеллектуальном пространстве знаний. Новизна представленной работы заключается в построении онтологической модели знаний для принятия решений по выбору инструментальных средств разработки программного обеспечения, которая позволяет расширить состав концептов и связей между ними, что обеспечивает возможность описания различных объектов, субъектов и процессов жизненного цикла программного обеспечения.

DOI: 10.7256/2454-0714.2018.1.23239

Аннотация: Автор рассматривает проблему выбора вейвлета для применения его в непрерывном вейвлет преобразовании. Все преимущество вейвлет-анализа заключается в возможности выбора базиса среди большого количества вейвлетов. Выбор анализирующего вейвлета, как правило, определяется тем, какую информацию необходимо извлечь из исследуемого сигнала. Каждый вейвлет имеет характерные особенности, как во временном, так и в частотном пространстве. Поэтому с помощью разных вейвлетов можно полнее выявить и подчеркнуть те или иные свойства анализируемого сигнала. Выбор анализирующей вейвлет-функции для создания базиса вейвлет-преобразования является одним из вопросов, успешность решения которой влияет на успешность использования вейвлет-анализа в решаемой задаче. Обход этого вопроса отталкивает начинающих в этой области исследователей от использования вейвлет-анализа или значительно ссужает область его применения. Выбор вейвлет-функции особенно важен при непрерывном вейвлет-преобразовании, где результат преобразования трехмерный непрерывный вейвлет-спектр. Это затрудняет его анализ, который зачастую ограничивается визуальным анализом проекции вейвлет-спектра на оси масштаб-время. Это также усложняет выбор вейвлет-функции, так как при смене вейвлета в проекции вейвлет-спектра иногда происходят многочисленные изменения неподдающиеся анализу. Цель данной работы показать методику обоснования выбора анализирующей вейвлет-функции для использования ее в непрерывном вейвлет-преобразовании на примере задачи локализации точек экстремумов цифрового сигнала. В работе используется непрерывное вейвлет-преобразование. Рассматриваются вейвлет-коэффициенты на разных масштабах для анализа изменений не на вейвлет-спектре в целом, а на отдельных ее частях. В предложенной методике показывается алгоритм анализа непрерывных вейвлет-спектров с разными вейвлет-функциями с целью оценки их пригодности для поиска экстремумов. Важным моментом в данной методики является переход с визуального анализа трехмерных вейвлет-спектров к количественному анализу двухмерных вейвлет-коэффициентов на разных масштабах. Такой переход показывает, как работает вейвлет-анализ внутри трехмерных вейвлет-спектров (анализируемых в основном визуально) и позволяет автоматизировать анализ сигналов. Это же позволяет уже численно оценить точность нахождения экстремумов при использовании конкретного вейвлета. В результате показано, что в задаче поиска экстремумов сигнала с помощью непрерывного вейвлет-анализа наиболее точным является вейвлет Хаара. Данную методику выбора базиса можно использовать в задачах, где возможна приемлемая количественная оценка точности работы непрерывного вейвлет-преобразования. Это позволит анализировать трехмерные вейвлет-спектры не только качественно (визуально), но и количественно.

DOI: 10.7256/2454-0714.2018.1.25458

Аннотация: Предметом исследования являются задача фильтрации, которая описывает распределение взвеси твердых частиц в рыхлом пористом грунте. Актуальность построения модели определяется необходимостью укрепления рыхлого грунта закачиванием под давлением раствора в виде суспензии, который при твердении образует водонепроницаемый слой. Основной целью работы автор определяет построение модели движения взвешенных частиц суспензии и коллоидов и образования осадка в пористом грунте для различных режимов фильтрации. Исследуются распределения твердых частиц различных размеров, переносимых жидкостью-носителем и осевших на каркасе пористой среды, при различной скорости роста осадка. Модель одномерной фильтрации с механизмом удерживания частиц включает гиперболическую систему уравнений первого порядка с несогласованными начальными и граничными условиями, порождающими разрывные решения. Для полидисперсных сред рассматривается модифицированная математическая модель, описывающая конкуренцию частиц различных размеров за малые поры. Вычислительная схема для нахождения численного решения строится методом конечных разностей. Используется оптимизация метода для улучшения сходимости и сокращения времени вычислений. Основными результатами проведенного исследования является многочастичная модель фильтрации раствора в пористом грунте, учитывающая разнообразие размеров взвешенных частиц. Выполнен численный расчет задачи для различных блокирующих коэффициентов фильтрации. Получены решения с разрывом на фронте концентраций. Проведена апробация найденных численных решений. Построены графики зависимости концентраций взвешенных и осажденных частиц от времени и координаты.

DOI: 10.7256/2454-0714.2018.1.25637

Аннотация: На сегодняшний день внедрение систем электронного документооборота и делопроизводства в исполнительных органах государственной власти остается одной из наиболее актуальных задач. Авторами рассмотрено использование «мягкого» математического моделирования при разработке математической модели оценки внедрения систем электронного документооборота и делопроизводства. Под математическим моделированием в работе понимается процесс установления соответствия реальному объекту некоторого математического объекта, который и называется математической моделью. Объектом моделирования является система электронного документооборота и делопроизводства. Основными целями моделирования исследования документопотоков в исполнительных органах государственной власти являются: повышение эффективности управленческой деятельности, ускорение движения документов, уменьшение трудоемкости обработки документов. В работе авторами использован метод формализации, который заключается в изучении объектов путем отображения их содержания и структуры в знаковой форме. Основными выводами проведенного исследования является то что, используя «мягкое» математическое моделирование построена математическая модель оценки внедрения системы электронного документооборота и делопроизводства в исполнительных органах государственной власти. После исследования построенного ориентированного графа записана система дифференциальных уравнений, которая соответствует следующим правилам: уравнений столько, сколько имеется неизвестных величин, параметры модели (коэффициенты системы) находятся в результате применения расчетных способов.

DOI: 10.7256/2454-0714.2018.1.22664

Аннотация: Предмет исследования. В представленной рукописи рассмотрены вопросы, связанные с применением аффинных преобразований при решении задач с кривыми второго порядка, а именно растяжения и сжатия относительно прямой, то есть преобразования окружности в эллипс и наоборот. Эллипс находит самое широкое применение в различных сферах благодаря изяществу формы и своим свойствам: в искусстве, дизайне, архитектуре, физике и технике, астрономии, его свойства описаны в художественной литературе. Построение эллипса может быть выполнено очень точно с помощью подручных средств (колышков, нити, перегибами круга, с помощью полоски бумаги), специальных приспособлений и современных вычислительных систем математического моделирования и САПР. Методы построения эллипса основаны на его свойствах, отчего зависит и его форма. Использование закономерностей аффинного преобразования позволит закрепить навыки применения свойств эллипса и решения задач по определению его основных параметров. Метод проведения работы. В статье представлены приемы преобразований, направленные на определение большой и малой осей эллипса, построения касательных к эллипсу и определения точек пересечения прямой с эллипсом. В результате проведенной работы получены алгоритмы решения задач, позволяющие, используя приём родственного преобразования, получить возможность определения точки пересечения прямой с поверхностями второго порядка (параболоида, однополостного гиперболоида) и усеченного конуса, а также определить оси эллипса, точки касания и пересечения прямой с эллипсом. Научная новизна. Предложен метод, позволяющий упростить решение конструкторских задач на пересечение поверхности второго порядка с прямой линией и с поверхностью второго порядка, что поспособствует повышению точности и адекватности их построения. Выводы. Раскрыты свойства и суть аффинного преобразования эллипса в окружность и наоборот. Продемонстрированы алгоритмы решения различных геометрических задач на основе применения родственных преобразований. Материалы работы имеют практическую значимость, так как существенно расширяют представления о способах решения различных задач с кривыми второго порядка.

DOI: 10.7256/2454-0714.2018.1.25414

Аннотация: Целью научной работы является повышение эффективности воссоздания реалистичных теней динамических 3D персонажей кинофильмов на этапе цифровой постобработки кино и видеоматериала за счет математически обоснованной временной замены высокополигонального трехмерного поверхностного моделирования на низкополигональное без ущерба качеству конечного продукта в кинематографической промышленности. Объектом научного исследования является отснятый и смонтированный кино и видеоматериал и отдельные графические изображения кинокадров. Предметом исследования являются модели, методы и алгоритмы цифровой обработки видеоматериала. Исследованы методы трехмерного поверхностного моделирования различными полигонами, программные алгоритмы геометрических вычислений невидимых линий и проекций 3D объектов на трехмерную поверхность. Разработаны новые эффективные методы и программные алгоритмы снижения размерности полигональной 3D модели, которые обоснованы математически и позволили значительно сократить объем компьютерных вычислений динамических теней без ухудшения качества видеоматериала. Приведен пример практической реализации новых моделей и методов воссоздания теней в кинематографе.

DOI: 10.7256/2454-0714.2018.1.25346

Аннотация: В статье рассмотрены электронные ресурсы с поддержкой интерфейса для инвалидов по зрению, а также проанализировано их соответствие стандарту Web Content Accessibility Guidelines (WCAG) 2.0 и пользовательскому интерфейсу для слабовидящих пользователей разных уровней. Целью статьи является проверка электронных ресурсов на соответствие стандарту адаптации информации для слабовидящих пользователей и выполнение требований Постановления Правительства Российской Федерации «Об утверждении государственной программы Российской Федерации "Доступная среда" на 2011-2020 годы". В статье рассматриваются модели и методы оценки характеристик качества пользовательского интерфейса, критерии оценки для определения в группы пользовательского интерфейса слабовидящего пользователя и рекомендации адаптации электронных ресурсов на основе стандарта WCAG 2.0. В статье были получены результаты юзабилити тестирования по критериям оценки пользовательского интерфейса для слабовидящих пользователей интернета. С помощью полученных результатов в статье были сделаны следующие выводы: без тифлотехнических средств инвалид с проблемой цветоощущения и слабовидящий пользователь имеют ограниченные возможности доступа к информации, сайты российского интернет пространства соответствуют минимальному уровню стандарта WCAG 2.0.