Актуальность и цели. Объектом исследования являются современные технологии распознавания речи. Предмет исследования - оценка эффективности современных систем распознавания речи. Целью работы является определение основных показателей эффективности современных технологий распознавания речи на примере некоторых систем для определения возможности их применения в речевом интерфейсе систем специального назначения. Материалы и методы. Исследования выполнены с использованием методов распознавания образов и методов математической статистики. Результаты. Проведена оценка эффективности систем распознавания речи, получены количественные показатели точности и вероятности ошибок при распознавании произнесенных команд управления. Выводы. Существующие системы распознавания речи общего назначения обладают достаточно высокой эффективностью, но ни одна из рассмотренных систем не может на данном этапе использоваться в специальных системах.
Известия высших учебных заведений. Поволжский регион. Технические науки
2018. — Выпуск 3
Содержание:
Актуальность и цели. Объектом исследования является процесс многокритериального отбора данных в информационных системах. Предметом исследования является деятельность по организации многокритериального отбора данных в информационных системах. Цель исследования - разработка инфокоммуникационной системы по организации и проведению научно-исследовательских работ творчески одаренной молодежью в сфере науки и техники, разработка методик - комплексной оценки творческого уровня исследовательских работ творчески одаренной молодежи и наиболее одаренного контингента творческой молодежи на основе уникальности и совокупности творческих качеств, а также проведение соответствующих исследований на их основе. Материалы и методы. Анализ структуры творческой деятельности школьников и наиболее одаренного контингента творческой молодежи на основе уникальности и совокупности творческих качеств проведен при помощи разработанных и описанных в настоящей статье методик. Результаты. Разработана и внедрена (в пределах Самарской области) инфокоммуникационная система по организации и проведению научно-исследовательских работ творчески одаренной молодежи в сфере науки и техники, а также две методики. Первая методика - комплексная оценка творческого уровня исследовательских работ творчески одаренной молодежи, вторая - отбор наиболее одаренного контингента творческой молодежи на основе уникальности и совокупности творческих качеств (сравнением по Парето). Выводы. Анализ наиболее одаренного контингента творческой молодежи на основе уникальности и совокупности творческих качеств показал недостаток использования традиционного метода при отборе творчески одаренной молодежи, вызванный тем, что в традиционном методе используется подход среднего, т.е. смешивание того, что нельзя смешивать (например, исследовательский уровень проекта и качество его оформления).
Ключевые слова
Актуальность и цели. Целью работы является описание искусственных нейронов, построенных как аналоги статистического критерия квадрата среднего геометрического плотностей распределения значений многомерных биометрических данных «Свой» и многомерных плотностей распределения значений, предъявленных биометрических данных. Решается задача перехода от одномерного статистического анализа к многомерному статистическому анализу биометрических данных за счет создания семейства нейронов среднего геометрического. Материалы и методы. Для решения поставленной задачи использован метод имитационного моделирования. Результаты. Предложено два варианта реализации нейронов. Первый вариант ориентирован на вычислительную технику с высокой разрядностью, программное обеспечение которой способно достаточно точно вычислять интеграл произведения сравниваемых плотностей распределения значений. Второй вариант реализации построен на применении низкоразрядных двухмерных логарифмических таблиц заранее вычисленных значений квадрата среднего геометрического плотностей вероятности. В качестве одной переменной таблицы используется разница между ожидаемым и наблюдаемым математическими ожиданиями сравниваемых биометрических данных. Другая переменная использует отношение стандартных отклонений двух сравниваемых выборок. Выводы. Доказано, что мощность созданных квадратичных нейронов намного выше, чем мощность классических квадратичных радиально базисных нейронов. При этом важнейшее свойство линейной вычислительной сложности обучения квадратичных нейронов сохранено, что позволяет быстро обучать как угодно большие искусственные нейронные сети среднего геометрического на малых обучающих выборках.
Ключевые слова
Актуальность и цели. Проводится анализ мер близости для сопоставления изображений разных спектральных диапазонов на примере задачи взаимной привязки изображений и поиска целей по шаблону. В качестве шаблонов используются фрагменты реальных изображений и сгенерированные псевдоизображения. Цель работы - выбор меры близости, обеспечивающей устойчивое обнаружение объектов по их эталонному изображению. Материалы и методы. Обнаружение объектов производится методом поиска экстремума критериальной функции. Рассматриваются следующие меры близости: корреляционная, компарационная и метрика расстояний до границ (Сhаmfer Distаnсе). Анализ мер близости проводится на телевизионных и тепловизионных изображениях сцены с имитацией сложного фона и моделями наземной техники. Результаты. Показано, что переход от яркости к сравнению изображений по контуру или ориентации градиента яркости улучшает привязку и локацию целей. Ширина контура на бинарных изображениях должна быть согласована с количеством и размерами деталей. Выводы. Применение компарационной меры показало больший процент обнаружения объектов по шаблону по сравнению с использованием нормированной и бинарной корреляции. Лучшие результаты были получены при использовании меры близости Сhаmfer Distаnсе, которая не требует точного совпадения контуров, что важно при неидеальном совпадении объекта и шаблона.
Ключевые слова
Актуальность и цели. Целью работы является численное сравнение потенциальных возможностей двух типов искусственных нейронов, осуществляющих обогащение входных биометрических данных в линейном пространстве и в квадратичном пространстве. Материалы и методы. Используется численное моделирование двух типов нейронов, построенное на простых геометрических моделях монотонно увеличивающейся размерности, работоспособных при симметризации корреляционных связей высокоразмерных биометрических данных. Результаты. Логически доказано, что сопоставимые по мощности сети искусственных нейронов с суммированием в линейном пространстве должны иметь более чем в два раза больше нейронов по сравнению с сетями, нейроны которых обогащают данные в квадратичных пространствах. Этот эффект усиливается с ростом размерности решаемой нейронными сетями задачи. На него слабо влияют естественные корреляционные связи реальных биометрических данных. Выводы. Мощность нейронных сетей, обученных по ГОСТ Р 52633.5, можно усилить, если перейти от обычных нейронов к гибридным нейронам, осуществляющим обогащение данных одновременно как в линейном, так и в квадратичном пространствах. При этом вычислительная сложность алгоритмов обучения гибридных нейронов должна увеличиться с линейной до полиномиальной (квадратичной).
Ключевые слова
Актуальность и цели. Объектом исследования являются системы определения оптимальных методов для прогнозирования параметров сложных технических систем. Цель исследования - разработка системы определения оптимальных методов для прогнозирования параметров сложных технических систем. Материалы и методы. При выполнении работы был проведен анализ источников, посвященных проблеме определения оптимальных методов для прогнозирования параметров сложных технических систем, который показал низкую степень ее проработанности. Разработка системы определения оптимальных методов для прогнозирования параметров сложных технических систем выполнялась с использованием аппарата нечеткой логики и метода анализа прецедентов. Результаты. Разработана система определения оптимальных методов для прогнозирования параметров сложных технических систем. Выводы. Применение разработанной системы в составе блоков прогнозирования, являющихся компонентами систем управления сложными техническими системами, позволит повысить их быстродействие за счет возможности определения ограниченной группы наиболее оптимальных методов, а также надежность за счет применения методов, позволяющих получить с высокой степенью вероятности наиболее точный прогноз.
Ключевые слова
Актуальность и цели. Современное развитие медицинского приборостроения приводит к появлению новых направлений развития персонализированной медицины. Для создания систем диагностики состояния здоровья, способных адаптироваться к индивидуальным особенностям и параметрам пациента, необходима разработка и внедрение новых способов и алгоритмов, инструментальных и программных средств диагностики различных биологических сигнальных систем, носителями которых являются медицинские сигналы различной природы. Целью данной работы является совершенствование преобразования Гильберта - Хуанга для решения задач адаптивной обработки медицинских сигналов. Материалы и методы. Для анализа медицинских сигналов используются классическое преобразование Гильберта - Хуанга и его модификации, программирование в Маtlаb, LаbViеw и RStudiо. Результаты. В работе модифицировано преобразование Гильберта - Хуанга, отличающееся от известных аналогов введением дополнительно этапов адаптивной множественной декомпозиции по частоте дискретизации сигнала шума. Выводы. Разработано и исследовано новое преобразование Гильберта - Хуанга для решения задач цифровой обработки медицинских сигналов различной природы, позволяющее снизить уровень частотного смешивания амплитудно-временных составляющих сигналов и повысить достоверность обнаружения информативно-значимых медицинских параметров для целей функциональной диагностики.
Ключевые слова
Актуальность и цели. Объектом исследования являются измерители корреляционной функции случайных помех. Целью работы является построение аналоговых и цифровых рекуррентных алгоритмов и соответствующих структурных схем оценивания параметров корреляционной функции. Материалы и методы. Введена аппроксимация корреляционной функции в виде разложения в ряд по ортогональным полиномам. Оценивание корреляционной функции на основе ее разложения в ряд по ортогональным полиномам осуществляется путем определения методом стохастической аппроксимации по поступающим данным искомых коэффициентов разложения с помощью цифровых ортогональных фильтров, задаваемых выбранной системой полиномов. Результаты. Получены аналоговые и цифровые рекуррентные алгоритмы оценивания текущих значений коэффициентов разложения по мере поступления исходных данных. Искомые оценки сходятся к их истинным значениям с вероятностью, равной единице. Оценки коэффициентов разложения вместе с выбранной системой ортонормированных полиномов однозначно задают аналитическую аппроксимацию искомой корреляционной функции случайной помехи или ее дискретные значения. Выводы. Текущие оценки коэффициентов разложения, получаемые как в переходном, так и в установившемся режиме, можно непосредственно использовать при адаптации параметров или структуры системы обработки сигналов. При этом оценки, получаемые в переходном режиме, должны использоваться с некоторым весом, величина которого до начала адаптации устанавливается на основе имеющейся априорной информации и изменяется в процессе адаптации в зависимости от скорости сходимости рассмотренных алгоритмов.
Ключевые слова
Актуальность и цели. Динамическое качество станков является одним из доминирующих факторов, влияющих как на геометрические параметры точности деталей, так и на физико-механические характеристики обработанного поверхностного слоя. Индивидуально каждый станок обладает определенным динамическим качеством, изменяющимся как в процессе функционирования, так и при вариации значениями параметров режима резания. Актуальной при изготовлении высокоточных деталей для машино- и приборостроения является оценка реального динамического качества станков по характеристикам виброакустических колебаний. Материалы и методы. Теоретически и экспериментально выявлено соответствие изменения интегральных оценок спектральных плотностей виброакустических колебаний динамической системы шлифовального станка и ее запаса устойчивости с волнистостью обработанной поверхности колец подшипников. Результаты. Путем аналитического моделирования установлено монотонное уменьшение интегральных оценок спектральной плотности виброакустических колебаний динамической системы шлифовального станка, аналогичное снижение интегральных оценок автокорреляционных функций (АКФ) и запаса устойчивости при увеличении коэффициента затухания АКФ. Экспериментальные исследования на четырех автоматизированных внутришлифовальных станках SIW-5 для обработки колец подшипников показали, что значения интегральных оценок спектра применимы для оценки динамического качества станков, которое коррелирует с точностью обработки. Выводы. По значениям интегральных оценок спектральной плотности виброакустических колебаний динамической системы внутришлифовальных станков можно, во-первых, ранжировать станки по динамическому качеству; во-вторых, по минимальному значению интегральной оценки спектра определить станок с наименьшим значением волнистости дорожки качения кольца подшипника, что согласуется с ранее полученными результатами по оценке динамического качества станков по интегральным оценкам АКФ и запасу устойчивости.
Ключевые слова
Актуальность и цели. Широкое распространение многослойных диэлектрических структур в современной науке и технике обусловливает необходимость точного и достоверного контроля их электрофизических и геометрических параметров. Контроль при этом, как правило, должен быть неразрушающим с односторонним доступом при измерениях. Одним из путей решения этой задачи является применение радиоволновых методов контроля, в частности, методов сверхвысокочастотного зондирования. Основу любого радиоволнового метода контроля составляет электродинамическая модель взаимодействия электромагнитного поля с исследуемым материалом. При этом выбор и обоснование электродинамической модели оказывают существенное влияние на точность и достоверность проводимых измерений. Цель исследования - разработка электродинамической модели многочастотного радиоволнового контроля параметров многослойных диэлектрических материалов с произвольным числом слоев на основе взаимодействия поверхностных медленных электромагнитных волн с объектом контроля. Материалы и методы. Исследования базируются на применении теории макроскопической электродинамики, распространения электромагнитных волн в неоднородных средах, методах электродинамического машинного моделирования, теории антенн и измерений. Результаты. Разработана электродинамическая модель на основе дисперсионных уравнений, позволяющая связать относительные диэлектрические проницаемости и толщины многослойного диэлектрического материала с коэффициентом ослабления поля поверхностной медленной электромагнитной волны по нормали к поверхности покрытия. Проведенная проверка достоверности и точности электродинамической модели показала хорошее совпадение теоретических зависимостей коэффициента ослабления поля поверхностной медленной волны от электрофизических и геометрических параметров многослойного покрытия с полученными в ходе электродинамического моделирования в системе моделирования СSТ Studiо Suit зависимостями. Выводы. Предложенная модель может служить основой для разработки многочастотных радиоволновых способов контроля электрофизических и геометрических параметров многослойных диэлектрических материалов.
Ключевые слова
Актуальность и цели. Прочностные требования к соединениям деталей с натягом часто обеспечиваются нерациональным образом: увеличиваются габариты узла, применяются более напряженные посадки и т.д. В последнее время установлена эффективность применения полимерных анаэробных материалов при сборке соединений с натягом и других неподвижных соединений, которые полимеризуются в пустотах зоны контакта деталей и повышают прочность соединения. Сборку с применением анаэробных материалов целесообразно осуществлять только для тех соединений, которые не могут надежно передать эксплуатационную нагрузку. Разработан способ сборки соединений с натягом продольным методом (путем запрессовки), в котором реализуется идея избирательного упрочнения. Цель работы - разработать методику достоверного определения необходимости и момента нанесения упрочняющего анаэробного материала в процессе запрессовки деталей на основе прогнозирования конечного усилия запрессовки. Материалы и методы. Используется разработанный метод прогнозирования значения конечного усилия запрессовки как критерия прочности соединения с натягом на основе измерения и анализа его текущих значений в процессе запрессовки. Приводится пример реализации способа с использованием экспериментальных данных. В качестве материала для упрочнения соединения применяется анаэробный материал. Результаты и выводы. Предлагается способ сборки соединений с натягом путем запрессовки с избирательным применением упрочняющего материала. Разработана методика достоверного определения необходимости и момента нанесения анаэробного материала при сборке деталей на основе прогнозирования конечного усилия запрессовки по результатам его текущих значений и выполнения ряда условий. Учитывается потенциально возможное упрочнение соединения в данный момент запрессовки. Уменьшаются затраты, так как упрочняются только те соединения, прочность которых недостаточна, а для ряда соединений упрочняющий материал наносится только на сравнительно небольшую часть их номинальной площади. Сборка соединений с натягом с реализацией идеи избирательного упрочнения позволяет обеспечить их эксплуатационную надежность наиболее рациональным образом.
Ключевые слова
Актуальность и цели. Планетарно-цевочные передачи в последнее время находят все большее применение в силу присущих им высокой точности, жесткости, плавности работы, перегрузочной способности, малых потерь на трение. Это особенно важно для приводов мехатронных систем, станков с числовым программным управлением, промышленных роботов и в значительной степени связано с увеличением скорости выполнения операций, повышением требований к точности позиционирования, снижению энергетических затрат, компактности, улучшению эргономических характеристик. Качество планетарно-цевочных передач обеспечивается на стадиях проектирования и производства, однако комплексных исследований свойств передач на стадии проектирования и обоснования наиболее эффективных технологических способов его обеспечения недостаточно. Целью работы является создание основ единой технологии обеспечения качества планетарно-цевочных передач, включая расчет, компьютерное моделирование и разработку управляющих программ обработки наиболее сложных деталей. Материалы и методы. Основой методики расчета являются теоретические исследования авторов и разработанные математические модели. Компьютерное моделирование выполняется с использованием программного обеспечения SоlidWоrks с приложениями «Анализ движения» и Simulаtiоn. Технология обработки базируется на станках с числовым программным управлением Fanuc с использованием параметрического программирования на языке Масrо В. Результаты. Разработаны основы проектно-технологического обеспечения качества планетарно-цевочных передач. Вывод. Предлагаемая технология позволяет создавать планетарно-цевочные передачи с высокими показателями качества.
Ключевые слова
Актуальность и цели. В настоящее время ионная имплантация является одним из эффективных методов модификации механических свойств металлов и сплавов. Образование наноструктурного слоя (НС) блокирует выход на поверхность металла дислокаций и способствует их закреплению за счет высокой концентрации имплантированных ионов и радиационных дефектов. В результате после ионной имплантации материал упрочняется. Однако локальные скопления имплантированной примеси способствуют неоднородному закреплению дислокаций в НС, что может существенно ограничить прочностные характеристики материала. Целью данной работы является исследование возможности увеличения модуля упругости НС за счет акустостимулированной диффузии локальных скоплений имплантированных ионов, сопровождающейся увеличением числа закрепленных дислокаций в объеме НС. Материалы и методы. Дислокационный механизм затухания ультразвуковой волны рассмотрен в рамках модели Гранато и Люкке. Формула для коэффициента диффузии получена на основе применения теории случайных блужданий, а также представления о том, что процесс диссипации энергии ультразвуковой волной в области НС с малым числом закрепленных дислокаций может служить причиной диффузионного расплывания локальных примесных скоплений. Задача о диффузии локального примесного скопления рассматривалась как задача о диффузии из слоя конечной толщины в полуограниченное тело с отражающей границей. Решение уравнения теплопроводности получено для случая внутреннего источника тепла в НС, моделируемого мгновенным точечным источником, мощность которого пропорциональна плотности энергии ультразвуковой волны. Результаты. Показано, что коэффициент диффузии имплантированной примеси нелинейно зависит от плотности энергии ультразвуковой волны и существенно возрастает с ростом плотности дислокаций в тех областях НС, где закрепление дислокаций отсутствует. Получена оценка числа дополнительных активационных перескоков имплантированной примеси в поле ультразвуковой волны, которая составила 10-2, т.е. один активационный перескок примесного атома приходится примерно на 102 периодов ультразвуковой волны. Установлено, что величина добавочных активационных перескоков является нелинейной функцией плотности энергии ультразвуковой волны W и с ростом последней возрастает примерно как . Показано, что диффузионное расплывание локальных скоплений имплантированной примеси в ультразвуковом поле приводит к росту модуля упругости НС примерно на 20 % за счет увеличения числа закрепленных дислокаций, что сопровождается упрочнением материала. Выводы. В ионно-имплантированных НС существуют дополнительные степени свободы для управления их механическими свойствами за счет увеличения числа закрепленных дислокаций в условиях акустостимулированного расплывания локальных скоплений имплантированной примеси и точечных дефектов.