Проблема обучения глубоких нейронных сетей на малых выборках особенно актуальна для медицинских задач. В работе рассматривается влияние попиксельной разметки значимых объектов на изображении, в дополнении к истинной метке класса, на качество решения задачи классификации. Для достижения лучших результатов классификации на малых выборках предлагается мультизадачная архитектура Unet-boosted classifier (UBC), обучаемая одновременно для решения задач классификации и семантической сегментации. В качестве исследуемого набора данных используются МРТ-снимки пациентов c доброкачественной глиомой и глиобластомой, взятые из открытого набора данных BraTS 2019. В качестве входа рассматривается один горизонтальный срез МРТ-изображения, содержащий глиому (всего 380 кадров в обучающей выборке), в качестве выхода – вероятность глиобластомы. В качестве базового решения используется ResNet34, обученный без аугментаций с функцией потерь на основе взаимной энтропии (CrossEntropyLoss). В качестве альтернативного решения используется UBC-ResNet34 – тот же ResNet34 усиленный декодером, построенным по принципу U-Net, и предсказывающим положение глиомы. В качестве дополнительной функции потерь используется сглаженный коэффициент Соренсена-Дайса (DiceLoss). Результаты на тестовой выборке: доля правильных ответов (accuracy) для базовой модели составила 0.71, для альтернативной – 0.81, коэффициент Дайса (Dice score) при этом составил 0.77. Таким образом, глубокую модель можно качественно обучить даже на небольшом наборе данных, используя предложенную архитектуру и добавив в разметку информацию о пораженных тканях в виде семантической маски. Предлагаемый подход потенциально может быть полезен и в любых других задачах классификации изображений с ограниченным набором данных.
В статье описывается общая концепция построения коллаборативных систем поддержки принятия решений, в которых коллективы, осуществляющие поддержку принятия решений, а) формируются гибко в соответствии с задачей и б) состоят как из людей-экспертов, так и из интеллектуальных агентов, реализующих те или иные методы искусственного интеллекта. Проводится анализ ключевых проблем создания коллаборативных систем поддержки принятия решений, основанных на взаимодействии человека и искусственного интеллекта. В частности, выделены следующие проблемы: обеспечение интероперабельности (взаимопонимания) между разнородными участниками коллектива, согласование различающихся позиций участников, обеспечение доверия между участниками, обеспечение эффективности планирования совместных действий и соблюдение баланса между предопределенными потоками работ и самоорганизацией. Сформированы принципы построения подобных систем, предлагающие решения выделенных проблем. В частности, предлагается онтолого-ориентированное представление информации о проблеме (в частности, применение мультиаспектных онтологий), набор методов для мониторинга деятельности команды, схема репутации, элементы объяснимого искусственного интеллекта, а также применение механизма ограниченной самоорганизации. Предложенная концепция положена в основу программной платформы для создания коллаборативных систем поддержки принятия решений, основные архитектурные положения которой также представлены в статье. Применение платформы иллюстрируется на примере из области рационального управления дорожной инфраструктурой и создания коллаборативной системы поддержки принятия решений для разработки мероприятий по снижению аварийности.
В представленной работе рассматривается задача автоматизации и снижения сложности процесса разработки виртуальных тренажерных комплексов. Проведенный анализ предметной области показал необходимость перехода от монолитного подхода к сервис-ориентированному варианту архитектуры. Выявлено, что использование монолитной архитектуры при реализации виртуальных тренажерных комплексов ограничивает возможность модернизации системы, увеличивает ее программную сложность, затрудняет реализацию интерфейса для управления и мониторинга процесса подготовки. Представлена общая концепция микросервисной архитектуры виртуальных тренажерных комплексов, даны определения основных и второстепенных компонентов. Научная новизна исследования заключается в переходе от классической монолитной архитектуры в предметной области ВТК к микросервисной архитектуре и устранении недостатков данного подхода за счет реализации единого протокола обмена информацией между модулями и отделения процедур сетевого взаимодействия в программные библиотеки в каждом микросервисе для унификации и повышения надежности работы системы. Применение изолированных, слабо связанных микросервисов позволяет использовать оптимальные технологии, платформы и фреймворки для их реализации, отделить графический интерфейс инструктора тренажера от системы визуализации и виртуальной реальности, обеспечить возможность гибкой замены основных компонентов (визуализации, интерфейса, взаимодействия с виртуальной реальностью) без изменения архитектуры и влияния на остальные модули. Осуществлена декомпозиция структурной модели микросервисной архитектуры, представлена специфика функционирования основных компонентов. Рассмотрена реализация библиотек сетевого взаимодействия микросервисов и протокола обмена данных на основе JSON. Практическая значимость предложенной архитектуры состоит в возможности распараллеливания и снижения сложности процесса разработки и модернизации тренажерных комплексов. Проанализированы особенности функционирования систем, реализованных на предложенной микросервисной архитектуре.
Сохранение культурного и исторического наследия разных народов мира и их тщательное изложение - это долгосрочное обязательство ученых и исследователей, работающих во многих областях. На протяжении веков каждое поколение стремится вести учет своего труда, чтобы его могли пересмотреть и изучить следующие поколения. За последние пару лет были разработаны новые информационные и мультимедийные технологии, которые представили новые методы сохранения, обслуживания и распространения огромного количества собранного материала. Эта статья призвана представить виртуальный музей, передовую систему, управляющую разнообразными коллекциями цифровых объектов, которые по-разному организованы с помощью сложной специализированной функциональности. Управление цифровым содержанием требует хорошо продуманной архитектуры, которая включает в себя сервисы для представления, управления и администрирования содержания. Все элементы архитектуры системы взаимосвязаны, поэтому точность каждого элемента имеет большое значение. Эти системы страдают от недостатка инструментов для интеллектуального курирования данных с возможностью проверки данных из разных источников и повышения ценности данных. В этой статье предлагается решение для интеллектуального курирования данных, которое может быть реализовано в виртуальном музее, чтобы предоставить возможность надлежащим образом наблюдать ценные исторические образцы. Решение сфокусировано на процессах валидации и верификации, чтобы предотвратить дублирование записей цифровых объектов, чтобы гарантировать целость данных и более точный поиск знаний.
Сети Интернета вещей в настоящее время находят свое применение во многих областях жизни людей. Краеугольным камнем в вопросе возможности дальнейшего распространения и использования таких сетей является аспект обеспечения их безопасности. Однако особенности сетей данного вида таковы, что использование в них традиционных средств и систем компьютерной защиты затруднено или невозможно. Одной из таких особенностей является необходимость в режиме реального времени и с минимальными вычислительными затратами анализировать очень большие объемы данных, разнородных по своей природе. С учетом особенностей вычислительных мощностей сети Интернета вещей предлагается архитектура системы параллельной обработки больших данных, основанная на использовании технологии обработки потоков данных Complex Event Processing и платформы параллельных вычислений Hadoop. Рассматриваются вопросы, непосредственно связанные с архитектурой системы, а также с реализацией следующих ее основных компонентов: сбора данных, хранения данных, нормализации и анализа данных и визуализации данных. Взаимосвязь между компонентами обеспечивается с помощью распределенной файловой системы Hadoop, которая является основой для построения распределенного хранилища данных. Компонент сбора данных организует распределенный прием данных и их хранение в компоненте хранилища данных. Компонент нормализации и анализа данных преобразует их к единому формату и обрабатывает с помощью правил корреляции. Компонент визуализации данных представляет данные в графическом виде, более удобном для дальнейшего восприятия оператором. Обсуждаются результаты экспериментальной оценки производительности системы, подтверждающие вывод о ее высокой эффективности.
В статье описаны основы построения и примеры практической реализации систем (платформ) для создания и предоставления тематических сервисов с использованием данных дистанционного зондирования Земли. Принципиальными особенностями таких систем должны являться, во-первых, возможность интеграции территориально распределенных информационных ресурсов, включающих разнородные наземно-космические данные и расчетно-аналитические модули, во-вторых, максимально полная автоматизация этих процессов, обеспечивающая взаимодействие с неподготовленным (в смысле информационных технологий) пользователем. Показано, что базовым подходом для создания таких систем может являться сервис-ориентированная архитектура. На основе сравнительного анализа существующих и перспективных информационных технологий проведен выбор необходимого состава компонентов информационной платформы для создания и предоставления тематических сервисов (ИПТС). Конструктивность и реализуемость предложенного подхода демонстрируется на примерах практической апробации ИПТС при создании тематических сервисов.
В статье приводится описание общей архитектуры системы интеллектуальных сервисов защиты информации (СИСЗИ), предназначенной для использования в критически важных инфраструктурах, а также входящих в ее состав компонентов. В общей архитектуре СИСЗИ выделяются три уровня: данных, событий и прикладной. Рассматриваются структурная и функциональная модели общей архитектуры СИСЗИ, позволяющие определить основные функциональные механизмы для выделенных уровней. В качестве основных компонентов СИСЗИ, для которых приводится более детальное описание их архитектурного построения, рассматриваются модуль управления корреляцией событий, прогностический анализатор безопасности, компонент моделирования атак и поведения системы защиты, компонент поддержки решений и реагирования, модуль визуализации и репозиторий.
В статье описывается общая архитектура системы верификации правил фильтрации межсетевого экрана, а также рассматриваются аспекты программной реали- зации этой системы. Реализация выполнена на основе применения метода «проверки на модели» (Model Checking). В качестве верификатора используется программная система SPIN. Также был разработан пользовательский интерфейс, который позволяет загружать данные о верифицируемой системе, правила политики фильтрации, управлять процессом верификации, а также в удобном виде представлять ее результаты. Кроме того, в предлагаемой системе реализована возможность применения различных стратегий разрешения аномалий.
В статье рассматривается применение концепции интеллектуальных пространств для разработки логистической системы поиска попутчиков для водителей. Система базируется на онтологии информационного пространства, образованного мобильными устройствами участников дорожного движения и информационными каналами связи между этими устройствами. В статье представлено детальное описание архитектуры логистической системы поиска попутчиков для водителей. В описании архитектуры особое внимание уделено алгоритмам поиска совпадающих путей и точек встречи. Ввиду достаточно большой размерности задачи для ее решения предлагается использование эвристик, позволяющих снизить размерность задачи, что дает возможность существенно сократить время работы системы. Для демонстрации возможностей системы был разработан прототип, базирующийся на предложенной архитектуре, алгоритмах и онтологии системы.
По мере участия в конкурентной борьбе возникают различные новые сетевые организационные формы, такие как виртуальные предприятия (virtual enterprises), цепи поставок (supply chains) и др. Поскольку сетевые организации являются динамическими структурами, при их создании и модификации необходимо оперативно решать проблему выбора их допустимой конфигурации, т.е. выполнять их конфигурирование, включающее выбор компонентов, а также значений описывающих их параметров. Конфигурирование сетевых организаций является проблемой стратегического уровня и включает в себя решение таких задач, как конфигурирование заказа, выбор партнеров, размещение заказа, конфигурирование транспортной сети, конфигурирование технологических реnetworked organizationnetworked organizationnetworked organizationnetworked organizationсурсов и др.
В статье рассмотрены вопросы, касающиеся проектирования и реализации системы проактивного мониторинга выполнения политики безопасности в компьютерных сетях. Предлагаемый подход к мониторингу основан на моделировании действий пользователя в исследуемой компьютерной сети. Описаны обобщенная архитектура системы проактивного мониторинга и методики ее функционирования, рассмотрены проблемы, связанные с работой в реальной компьютерной сети, и их возможные решения. Статья содержит описание реализации прототипа системы проактивного мониторинга и пример применения прототипа для тестирования политики безопасности компьютерной сети.
Обсуждаются проблемы, возникающие при разработке и реализации систем принятия решения, использующих распределенные источники данных и предлагаются пути их решения. Обсуждаются и сравниваются основные принципы, а также предлагается архитектура совместной интеллектуальной обработки распределенных данных для обучения системы.
Увеличение количества вычислительных ядер является одним из основных современных способов повышения производительности процессоров. При этом увеличивается и нагрузка на подсистему памяти процессора в связи с растущим числом инициаторов обращений в память. Одним из нестандартных подходов к повышению производительности подсистемы памяти является аппаратная компрессия данных, позволяющая, во-первых, повысить эффективный объем кэш-памяти, снижая частоту запросов в оперативную память, а во-вторых, снизить интенсивность трафика в подсистеме памяти за счет более плотной упаковки данных. В работе рассматривается применение аппаратной компрессии данных в сети-на-кристалле и межпроцессорных каналах связи в конфигурации с широкими каналами передачи данных и политикой управления потоком wormhole. Существующие решения для такой конфигурации нельзя считать применимыми, т.к. они принципиально основаны на использовании узких каналов передачи данных и политиках управления потоком, предполагающих передачу пакета в неразрывном виде, что может не соблюдаться при применении политики wormhole. Предлагаемая в работе методика позволяет использовать аппаратную компрессию для рассматриваемой конфигурации за счет переноса процесса компрессии и декомпрессии из самой сети в соединяемые устройства, а также ряда оптимизаций по сокрытию задержек на преобразование данных. Рассматриваются оптимизации некоторых частных случаев передачи данных – передачи больших пакетов данных, состоящих из нескольких кэш-строк, а также нулевых данных. Особое внимание в работе уделено передаче данных по межпроцессорным каналам связи, в которых, в связи с их меньшей пропускной способностью по сравнению с сетью-на-кристалле, применение компрессии способно оказать наибольший эффект. Повышение пропускной способности подсистемы памяти при использовании в ней аппаратной компрессии данных подтверждается экспериментальными результатами, показывающими относительное увеличение IPC в задачах пакета SPEC CPU2017 до 14 процентов.
Статья посвящена разработке модельно-алгоритмического обеспечения и программных средств для автоматизации процессов интеграции данных дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ) и других разнородных информационных ресурсов при решении задач мониторинга и проактивного управления развитием территорий. Отличительной особенностью постановки задачи является включение в состав интегрируемых ресурсов средств моделирования состояния природно-технических объектов, расположенных на анализируемой территории. Основу разработки составляет обоснование технологии интеграции разнородных информационных ресурсов, включающей алгоритм выбора типа архитектуры создаваемого комплекса средств автоматизации, способ описания информационного процесса интеграции данных и их совместной обработки, алгоритм определения наилучшей конфигурации информационных ресурсов при решении тематических задач, а также совокупность программно-технологических решений по интеграции данных ДЗЗ с другими необходимыми данными и их совместному использованию при моделировании. В результате исследований и применения разработанных алгоритмов установлено, что наиболее предпочтительным типом архитектуры систем интеграции разнородных информационных ресурсов является сервис-ориентированная архитектура. Для описания информационного процесса интеграции предложено использование нотации Business Process Model and Notation. Ключевым компонентом разработки в части программно-технологических решений по интеграции разнородных данных является предложенная схема взаимодействия с поставщиками и потребителями данных на основе создания слоя абстракции данных. Применение предложенного решения позволяет привести разнородные данные к единому универсальному формату для последующей совместной обработки на средствах моделирования. Проведенная апробация на конкретных тематических задачах мониторинга и управления развитием территорий показала реализуемость предложенной технологии интеграции и разработанных программно-технологических средств, а также достижение существенного выигрыша в оперативности решения тематических задач.
Тенденция развития умных ферм направлена на их становление полностью автономными, роботизированными предприятиями. Перспективы интеллектуализации сельскохозяйственного производства и умных ферм, в частности, сегодня связываются с развитием технологий систем, применяемых для обнаружения, распознавания сложных производственных ситуаций и поиска эффективных решений в этих ситуациях. В статье рассмотрены вопросы создания ситуационных систем поддержки принятия решения на умных фермах с применением вывода решений на основе рассуждений по прецедентам (case-based reasoning). Для разработки таких систем требуется выполнение ряда нетривиальных задач, к которым относятся, прежде всего, задачи формализации представления ситуаций и построения на этой основе способов сравнения и отбора ситуаций в базах знаний. В данном исследовании умная ферма представлена как сложный технологический объект, состоящий из взаимосвязанных компонентов, которыми являются технологические подсистемы умной фермы, производимая продукция, объекты операционного окружения, а также отношения между ними. Для реализации алгоритмов ситуационного вывода решений на основе прецедентов предложено формализованное представление ситуации в виде мультивектора, который содержит информацию о состояниях этих компонентов. Это позволило разработать ряд моделей обучаемой функции схожести между ситуациями. Проведенные эксперименты показали работоспособность предложенных моделей, на основе чего разработана ансамблевая архитектура нейросети для сравнения ситуаций и их отбора из базы знаний в процессах вывода решений. Практический интерес представляет мониторинг состояния растений по их видео-, фото- изображениям, что позволяет обнаруживать нежелательные состояния растений (болезни), которые могут служить сигналом для активизации процесса поиска решений в базе знаний.
Задача обработки медицинской информации в настоящее время в нашей стране и за рубежом решается посредством разнородных медицинских информационных систем, преимущественно локального и регионального уровней. Постоянно возрастающий объем и сложность накапливаемой информации наряду с необходимостью обеспечения прозрачности и преемственности обработки медицинских данных (в частности, к примеру, по бронхолегочным заболеваниям) в различных организациях требует разработки нового подхода к интеграции их разнородных источников. При этом важным требованием к решению поставленной задачи является возможность веб-ориентированной реализации, что позволит сделать соответствующие приложения доступными широкому кругу пользователей без высоких требований к их аппаратно-программным возможностям. В работе рассматривается подход к интеграции разнородных источников медицинской информации, который основан на принципах построения микросервисных веб-архитектур. Каждый модуль обработки данных может быть использован независимо от других программных модулей, предоставляя универсальную точку входа и результирующий набор данных в соответствии с принятой схемой данных. Последовательное выполнение этапов обработки предполагает передачу управления соответствующим программным модулям в фоновом режиме по принципу Cron. В схеме декларируется два вида схем данных – локальная (от медицинских информационных систем) и глобальная (для единой системы хранения), между которыми предусмотрены соответствующие параметры отображения по принципу построения XSLT-таблиц. Важной отличительной особенностью предлагаемого подхода представляется модернизация системы хранения медицинской информации, заключающейся в создании зеркальных копий основного сервера с периодической репликацией соответствующей информации. При этом взаимодействие между клиентами и серверами хранилищ данных осуществляется по типу систем доставки контента с созданием сеанса соединения между конечными точками по принципу ближайшего расстояния между ними, рассчитанного по формуле гаверсинусов. Проведенные вычислительные эксперименты над тестовыми данными по бронхолегочным заболеваниям показали эффективность предложенного подхода как для загрузки данных, так и для их получения отдельными пользователями и программными системами. В целом показатель реактивности соответствующим веб-ориентированных приложений был улучшен на 40% при стабильном соединении.
В работе рассмотрены проблемы семантической интеграции сервисов для обеспечения взаимодействия системы интеллектуальной поддержки принятия решений участников сетей поставок с ресурсами внешней среды.
Оптимизация работы с мультимедийными ресурсами с целью сокращения передаваемого объема данных между пользователями является одной из проблем приложений видеоконференцсвязи. В статье описаны алгоритмы и программные средства, позволившие провести оптимизацию разработанного кроссплатформенного приложения видеоконференцсвязи. Основными этапами работы средств видеоконференцсвязи являются: создание и удаление аудио- и видеопотоков данных, их передача от сервера к клиенту и обратно, создание цепочек потоков и их поиск на сервере. Вышеперечисленные этапы присутствуют в любом приложении видеоконференцсвязи и требуют оптимизации в связи с присутствием в них главных процессов и сложностью архитектуры самого приложения. Поэтому в ходе работы было выполнено упрощение клиентской части приложения и реорганизация структуры серверной части приложения. В режиме приема-передачи данных разработанное приложение после проведенной оптимизации по сравнению с программой «Skype» стало потреблять почти в 10 раз меньше оперативной памяти и в 2 раза меньше процессорного времени.
В статье приводится аналитический обзор перспективных направлений исследований по результатам докладов ведущих зарубежных и отечественных специалистов в области обеспечения безопасности компьютерных сетей, сделанных на шестой Международной конференции «Математические модели, методы и архитектуры для защиты компьютерных сетей» (MMM–ACNS–2012), проходившей в Санкт-Петербурге с 17 по 19 октября 2012 года. С приглашенными докладами выступили такие известные в мире ученые, как А. Ставро, Б. Лившиц, Л. Кхан и Ф. Мартинелли. На секциях конференции были рассмотрены актуальные вопросы, связанные с предотвращением, обнаружением и реагированием на вторжения, противодействием вредоносному программному обеспечению, прикладной криптографией и протоколами безопасности, разграничением доступа и защитой информации, управлением событиями и информацией безопасности, моделированием защиты информации и безопасностью облачных вычислений, политиками безопасности.
Широкое внедрение в процесс проектирования и разработки прикладного программного обеспечения CASE-средств, баз и библиотек повторно используемого кода, а также широкое применение сервис-ориентированной архитектуры требует качественно новых методов оценивания результатов и диагностики состояния проектов создания программных и программно-технических систем. Обоснованная оценка результатов проектирования и разработки невозможна без использования соответствующих сетей показателей. Рассмотрению принципиальных возможностей и специфике синтеза таких сетей посвящена данная статья.
В работе описываются концепция самоорганизации ресурсов интеллектуальной среды для выполнения совместных действий, направленных на текущие потреб-ности людей, находящихся в такой среде и оказавшихся вовлеченными в некоторую ситуацию, сервис-ориентированная архитектура самоорганизующейся интеллектуальной среды и протокол самоорганизации ресурсов такой среды. Ресурсы интеллектуальной среды представляются при помощи Web-сервисов, за счет чего самоорганизация ресурсов в работе заменена самоорганизацией Web-сервисов. Основные моменты концепции иллюстрируются на примере ситуаций, относящихся к проблемной области «управление чрезвычайными ситуациями».
1 - 21 из 21 результатов
