Статья посвящена важной проблеме применения нейросетевых моделей в задачах мониторинга состояния лесных территорий с использованием оптических спутниковых снимков. Цель исследования. Целью исследования явилась разработка нейросетевой модели лесных рубок, пригодной для автоматизации дешифрирования многоспектральных космических снимков Sentinel-2 в задачах мониторинга состояния лесных ресурсов лесодобывающего региона на примере Ханты-Мансийского автономного округа. Материалы и методы. Основу разработанной модели составила процедура сегментации космических снимков лесных рубок, основанная на сверточной нейронной сети глубокого обучения. Дешифрирование снимков со спутника Sentinel-2 проведено с помощью средств современной геоинформационной системы QGIS. Для подготовки набора обучающих данных было обработано более 990 пар разновременных космических снимков лесных территорий Ханты-Мансийского автономного округа за зимний (снежный) период 2018-2022 гг., с использованием которых было сформировано более 70 тыс. кадров в составе набора обучающих данных и соответствующих им масок контуров лесных рубок. Результаты. В результате выполненной работы создана нейросетевая модель лесных рубок, реализующая эффективную сегментацию космических снимков, что позволило автоматизировать трудоемкую процедуру дешифрирования многоспектральных снимков Sentinel-2 с целью выделения контуров лесных рубок. Полученный в работе набор обучающих данных в количестве более 70 тыс. кадров был разделен на обучающую, валидационную (проверочную) и тестовую (контрольную) выборки, объемы которых для разработки нейросетевой модели лесных рубок составили 58 000, 10 000 и 3600 кадров соответственно. Новизна разработанной модели определяется, с одной стороны, использованием для обучения нейронной сети зимних (снежных) космических снимков и, с другой стороны, применением пар разновременных снимков, полученных до и после лесной рубки. В качестве критериев для оценки точности обученной модели нейронной сети применены метрики Recall, Precision и F-мера, значения были рассчитаны по тестовой выборке. Рассчитанная точность выявления рубок с использованием предлагаемой модели на тестовой выборке данных по разным метрикам достигает 85-87 %. Заключение. Разработанная нейросетевая модель лесных рубок может быть использована в задачах мониторинга и картографирования состояния лесных ресурсов северных лесодобывающих территорий России с применением многоспектральных космических снимков Sentinel-2.
Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Компьютерные технологии, управление, радиоэлектроника
2023. — Выпуск 3
Содержание:
The article deals with the main methods of digital steganography and presents a classification scheme. Special attention is paid to Cutter-Jordan-Bossen method for hiding data in the spatial area of the image. Aim. The study of digital shorthand methods, as well as the assessment of their applicability for hiding information in images. The main task is to analyze the Cutter-Jordan-Bossen method for hiding data in the spatial area of the image and evaluate its effectiveness under various conditions. Materials and methods. In this work, various methods of digital shorthand were used, including the Cutter-Jordan-Bossen method. Images of various types and quality, as well as various embedding parameters were used for testing. Results. As a result of the study, it was revealed that the Cutter-Jordan-Bossen method is effective for hiding information in the spatial area of the image. The dependence of the data extraction quality on the embedding parameters was tested, which showed that the optimal parameters depend on the type of image and its quality. The resistance of the information hidden by this method to distortion during compression was also tested. The test results showed that JPEG compression, even at low and high energy values, leads to the destruction of information hidden in the container. It was found that the best results are achieved when using the Cutter-Jordan-Bossen method with optimal embedding parameters, which allows you to save hidden information when compressing an image. Conclusion. In conclusion, we can say that the study of digital shorthand methods and their application to conceal information in images is an urgent and important topic. The Cutter-Jordan-Bossen method has shown good results in hiding information in the spatial area of the image, but for each specific case it is necessary to choose the optimal embedding parameters. It was found that JPEG compression can significantly affect the quality of information extraction, so it is necessary to take this factor into account when choosing a method for hiding data in an image. In general, the study of digital shorthand techniques and their application to conceal information in images can be useful for various fields, such as the protection of confidential information and digital watermark.
Ключевые слова
Статья посвящена сравнению систем кондиционирования воздуха в центре обработки данных с учетом особенности его расположения в Пермском крае, РФ. Установлено, что применение более дорогой, но современной гибридной системы кондиционирования воздуха экономически целесообразно в данном регионе. Цель работы. Целью работы является оценка целесообразности и эффективности применения различных систем охлаждения воздуха с экономической точки зрения, в условиях размещения объекта на территории Пермского края. Материалы и методы. Сравнивается две системы охлаждения. Первая система охлаждения воздуха основана на прямой подаче холодного воздуха. Данная система имеет ограничения по температуре применения, ее можно использовать только при температурах окружающей среды ниже, чем температура охлаждаемого помещения примерно на 20 °С. Текущие затраты на электроэнергию, потребляемую на охлаждение помещения, в этом случае будут меньше. Вторая - классическая система кондиционирования, в которой охлаждение происходит за счет вскипания фреона в испарителе и последующего сжатия компрессором и переходов жидкую фазу в конденсаторе. Существуют различные вариации этой системы для практически любой климатической зоны. Текущие расходы (электроэнергия), вызванные работой этой системы, - выше. Но первоначальные затраты - меньше, так как такая система стоит дешевле. Ставится задача определить, будет ли положительный экономический эффект от внедрения системы с прямой подачей холодного воздуха. Исследование выполнено с помощью теоретических методов. Для этого взяты данные о температуре воздуха в г. Пермь за 2021 г. по дням и часам. Результаты исследования. Определено, какое количество дней и часов сможет работать одна или другая система: классического кондиционирования или гибридная система с возможностью прямой подачи охлажденного воздуха. Посчитаны затраты на электроэнергию при работе в первом и втором режимах. Определено количество необходимого климатического оборудования, с учетом его резервирования по схеме N+1. Определены примерные затраты на внедрение систем. Обсуждение и заключение. Выявлено, что затраты на внедрение более дорогой гибридной системы с поддержкой прямой подачи охлажденного воздуха в сравнении c классической системой кондиционирования окупятся в течение нескольких лет. Также определены существенные преимущества таких систем - более долгий срок службы вследствие меньшего использования компрессора системы охлаждения.
Ключевые слова
Federated learning (FL) is a machine learning approach that allows multiple devices or systems to train a model collaboratively, without exchanging their data. This is particularly useful for autonomous mobile robots, as it allows them to train models customized to their specific environment and tasks, while keeping the data they collect private. Research Objective to train a model to recognize and classify different types of objects, or to navigate around obstacles in its environment. Materials and methods we used FL to train models for a variety of tasks, such as object recognition, obstacle avoidance, localization, and path planning by an autonomous mobile robot operating in a warehouse FL. We equipped the robot with sensors and a processor to collect data and perform machine learning tasks. The robot must communicate with a central server or cloud platform that coordinates the training process and collects model updates from different devices. We trained a neural network (CNN) and used a PID algorithm to generate a control signal that adjusts the position or other variable of the system based on the difference between the desired and actual values, using the relative, integrative and derivative terms to achieve the desired performance. Results through careful design and execution, there are several challenges to implementing FL in autonomous mobile robots, including the need to ensure data privacy and security, and the need to manage communications and the computational resources needed to train the model. Conclusion. We conclude that FL enables autonomous mobile robots to continuously improve their performance and adapt to changing environments and potentially improve the performance of vision-based obstacle avoidance strategies and enable them to learn and adapt more quickly and effectively, leading to more robust and autonomous systems.
Ключевые слова
Большинство методов машинного обучения основаны на статистической теории обучения, при этом часто используется упрощение процедур для достижения приемлемой скорости вычислений. Цель исследования. Сформировать общий подход к оценке неопределенности в моделях машинного обучения. В эконометрике в любой модели в обязательном порядке ставится неопределенность в форме стандартного отклонения («сигмы») для коэффициентов и для прогнозов. Проблема заключается в том, что в машинном обучении нельзя аналитически посчитать неопределенность через «сигму». Поэтому вместо аналитических методов мы предлагаем использовать численные методы. Материалы и методы. Для детального рассмотрения вопроса оценивания неопределённости выбраны классические методы регрессионного анализа, в которых уделяется большое внимание неопределённости коэффициентов модели и - что более важно - точности прогнозов, полученных по такой модели. Результаты. Предлагается технология оценки неопределённости, демонстрируемая на модельном примере для того, чтобы показать, что она согласуется с традиционными классическими методами по результатам. В дальнейшей практике мы предлагаем использовать кросс-валидацию. Заключение. При использовании машинных моделей сложных процессов, в том числе прогнозов, построенных по таким моделям, при принятии управленческих решений становится всё более актуальной проблема оценивания неопределённости и вытекающих из этой неизбежной неопределённости рисков. Данная проблема может быть решена на основе непараметрических методов, хотя для этого потребуется гораздо большая вычислительная мощность, чем та, которая используется для обучения машинной модели. Предлагаемый подход можно обобщить и для других методов машинного обучения, например, для задачи классификации и кластеризации.
Ключевые слова
Работа посвящена проблемам математического моделирования гидродинамических процессов в неоднородных средах. Цель исследования состоит в сопоставлении методик моделирования течений неоднородных сред. Сопоставлялись континуальная и равновесная методики моделирования динамики газовзвеси - газа с дисперсными включениями. Сравнивались расчеты, проведение равновесной математической моделью динамики газовзвсей с численными реализациями континуальных математических моделей динамики газовзвсей с идеальной и вязкой теплопроводной несущей средой. Сопоставлялись различные параметры моделируемых процессов, полученных различными математическими моделями. Материалы и методы. В работе представлены две методики моделирования динамики многофазных сред. В равновесной методике неоднородная среда описывается как идеальный газ с расчетом поправочных коэффициентов газодинамических функций, в континуальной методике моделирования для частиц вводится понятие «средней плотности», таким образом и для несущей фазы - газа - и для дисперсной фазы решается система уравнений, состоящая из уравнения сохранения плотности, для дисперсной фазы - уравнения сохранения «средней плотности», уравнений сохранения импульса компонент смеси и уравнений сохранения энергии газа и дисперсной фазы. Системы уравнений движения однофазной и двухфазной сред интегрировались численным конечно-разностным методом второго порядка точности. Для подавления численных осцилляций на каждом временном шаге применялся метод нелинейной коррекции сеточной функции. Программный комплекс моделирования динамики газовзвеси состоял из нескольких компонент: подпрограмма задания граничных условий, подпрограмма формирования конечно-разностного разбиения физической области, основная программа расчета динамики неоднородной среды. Результаты. Моделировался процесс распада разрыва в однородном газе и в газовзвеси. Численные расчеты распада разрыва давления в однородном газе и численные расчеты распада разрыва в газовзвеси, полученные равновесной методикой моделирования, сопоставлялись с аналитическими решениями, известными из литературы. Определено, что наибольшая скорость распространения возмущения в газовзвеси наблюдается в равновесной модели, меньшая скорость распространения - в континуальной модели с идеальной средой, наименьшая скорость наблюдается в газовзвеси с вязкой теплопроводной средой. Выявлено, что для течений с различными начальными интенсивностями разрыва давления наличие дисперсной фазы в смеси оказывает различное влияние. Выводы. Полученные закономерности демонстрируют особенности каждой из методик моделирования динамики газовзвсей, что возможно использовать при разработке компьютерных моделей динамики многофазных сред.
Ключевые слова
Работа посвящена исследованию процессов цифровой трансформации экономических субъектов, рассматриваемых в качестве открытых социально-экономических систем. С использованием статистических данных обосновано дальнейшее развитие процессов цифровой трансформации, а также необходимость разработки информационно-аналитического и методического обеспечения управления этими процессами. Систематизирована сущность и разработано авторское понятие цифровой трансформации социально-экономической системы, рассмотрены ее цели и направления для различных уровней экономики. Рассмотрены этапы, направления и индикаторы цифровой трансформации государственного управления. Исследованы направления и динамика цифровой трансформации субъектов РФ и ее проблемы. Цель исследования состоит в исследовании цифровой трансформации в контексте управления развитием социально-экономических систем, состояний субъекта, объекта и системы управления, а также формирования комплекса проблемных полей цифровой трансформации субъектов РФ в контексте их функциональных, структурных, ресурсных и информационных характеристик как открытых динамических социально-экономических систем. Материалы и методы. Статистической основой исследования выступили данные российских и зарубежных аналитических агентств, данные Росстата и международных статистических баз данных, характеризующие процессы информатизации и цифровизации российской и мировой экономик, данные о стратегиях цифровой трансформации субъектов РФ, представленные на сайтах Правительства России, федеральных и региональных органов исполнительной власти. В исследовании использованы методы корреляционно-регрессионного, кластерного, структурного и контент-анализа, а также системный подход. Теоретической и методической базой выступили работы российских и зарубежных исследователей, отчёты мировых и российских консалтинговых агентств и исследовательских центров, нормативно-правовые документы РФ и международных организаций. Результаты. Систематизированы роль, значение и функции цифровизации. Разработано определение цифровой трансформации как характеристики социально-экономической системы, используемой для описания целей, процесса и результатов цифрового развития, приводящего к трансформационному изменению параметров управляющей и управляемой систем, переводу систем на качественно новый уровень, который проявляется в радикальном изменении бизнес-модели, бизнес-процессов, выпускаемых продуктов и оказываемых услуг. Диагностированы региональные диспропорции в цифровом развитии субъектов Российской Федерации. Определены проблемные поля цифровой трансформации субъектов РФ в контексте четырех составляющих - функционального, структурного, информационного и ресурсного их описания как социально-экономических систем (далее - СЭС). Заключение. Разработанное понятие цифровой трансформации основано на системной парадигме и может использоваться для разработки комплекса методов, моделей, показателей и индикаторов цифрового развития СЭС. Разработанный комплекс проблемных полей цифровой трансформации субъектов РФ как СЭС может использоваться для разработки систем поддержки управленческих решений, активизации цифрового развития субъектов РФ, повышения его результативности, эффективности и устойчивости.
Ключевые слова
Цель исследования. Процесс развития предприятия предполагает реализацию последовательности проектов, каждый из которых имеет свой жизненный цикл. Одной из главных задач менеджмента предприятия является обеспечение условий для того, чтобы каждый из проектов начал окупаться. Учитывая тот факт, что современные проекты, как правило, имеют достаточно длительный срок реализации, следует признать, что решение о реализации проекта в полном объеме будет, наверное, не самым оптимальны. Как правило, в этом случае предпочитают разбивать проект на стадии или, как это принято в промышленном строительстве, на очереди. Материалы и методы. Приведена формальная постановка задач, определяющих: минимальное число базовых представителей, минимизацию сроков подготовки производства новых видов техники и минимизацию времени производства базовых представителей новой техники. Для случаев небольшой размерности задачи предлагается точный алгоритм, основанный на полном переборе вариантов. Для случая задач большой размерности предлагается композиционный алгоритм, заключающийся в разбиении всего множества изделий на несколько подмножеств, к каждому из которых применяется точный алгоритм. Результаты. В основу рассмотренных алгоритмов положена пороговая схема решения оптимизационной задачи, когда вводится пороговое значение времени создания одного из изделий, которое будет совпадать с одной из компонент вектора, задающего нормативное время создания каждого из изделий. В этом случае также могут быть использоваться переборный и декомпозиционный алгоритмы. Отдельно рассмотрен случай решения данной задачи как задачи о частичном покрытии двудольного графа. Приведен алгоритм получения нижней оценки задачи на основе метода сетевого программирования. Заключение. Проведен анализ и разработана процедура выбора базовых изделий нового поколения техники, позволяющая в зависимости от условий, устанавливаемых лицом, принимающим решение (ЛПР), определить базовое изделие направления техники, наиболее полно соответствующее функциональным, конструктивным и технологическим признакам поколения техники.
Ключевые слова
В статье рассматривается ряд факторов, как внешних, так и внутренних, которые способствуют благополучию граждан. Изученный обзор показывает, что удовлетворенность жизнью каждым оценивается по-разному, но измеряется в зависимости, например, от жизненного опыта, экономического положения, места жительства, образования и других факторов. Удовлетворенность жизнью не является неким биологическим явлением и зависит от разных факторов, которые могут изменяться с течением времени. Цель работы. Целью данной работы является изучение факторов удовлетворенности жизнью. В качестве основной гипотезы выдвинуто предположение о том, что количество удовлетворенных своей жизнью домохозяйств напрямую зависит от места жительства. Также выдвинуто еще две гипотезы о том, что удовлетворенные жизнью домохозяйства имеют лучшие условия жизни, нежели неудовлетворенные, и не обязательно имеют высокий денежный доход. Материалы и методы. Данное исследование проводится с помощью таких методов, как описательная статистика и визуализация данных, построение и анализ логит и пробит моделей, кластерный анализ данных и алгоритм случайного леса. Все используемые методы показывают высокую результативность. Итоговая выборка данных после устранения выбросов составила 30177 наблюдений. В работе используются панельные данные на уровне домохозяйств RLMS-HSE, что позволяет учитывать неоднородность домохозяйств и значительно расширяет возможности для анализа. Результаты исследования. Результаты проведенного исследования полностью подтверждают основную гипотезу и частично подтверждают остальные выдвинутые гипотезы, а на их основе разработаны возможные рекомендации по повышению уровня удовлетворенности жизнью. Обсуждение и заключение. Полученные результаты данного исследования могут послужить практическим инструментов для органов власти для повышения качества жизни в том или ином регионе, а также решением вопросов в инвестиционной деятельности регионов, но самое главное, помогут предприятиям с социальной направленностью верно сформулировать цели своей деятельности и скорректировать оценку эффективности.
Ключевые слова
В основе каждой ERP-системы лежит единая база данных, которая позволяет сотрудникам организации полагаться на один и тот же согласованный набор информации. Миграция данных является важной составляющей проектов обновления, внедрения и интеграции ERP. При этом сценарий миграции может быть сложным и длительным, требовать большого количества ресурсов и высокой компетенции руководящего персонала. Недооценка необходимых времени и усилий может привести к существенному увеличению расходов и затягиванию сроков ввода ERP в эксплуатацию. Точность и полнота передаваемых данных также имеют большое значение, поскольку многие аспекты бизнеса - удовлетворение потребностей клиентов, принятие решений, цепочка поставок и отношения с партнерами - будут зависеть от качества данных. Несмотря на это, сложность сценариев миграции данных традиционно недооценивается. В большинстве существующих исследований миграция данных рассматривается преимущественно с технической стороны. Аспекты, связанные с концептуальным содержанием миграции данных, ее взаимосвязью с бизнес-процессами и управлением компанией, а также специфической ролью миграции данных в проектах обновления, внедрения и интеграции ERP-систем, остаются недостаточно проработанными. Цель исследования. Целью данной работы является дополнение теоретических представлений о содержании, разнообразии, проблемах и стратегиях миграции данных в контексте ERP-систем. Материалы и методы. В статье приведены обобщение и систематизация видов, этапов, ключевых стратегий и наиболее значимых проблем миграции данных. В целях данного исследования был рассмотрен, переработан и дополнен материал из 23 источников на близкую тематику. Результаты. В работе описаны классификации видов миграции данных, приведены примеры, относящиеся к ERP. Детально описаны и дополнены этапы проекта миграции данных. Приведено сравнение двух ключевых стратегий миграции данных, выделены их преимущества и недостатки, сформированы рекомендации для применения той или иной стратегии. Рассмотрены основные проблемы миграции данных в контексте ERP-систем, последствия данных проблем для всего проекта миграции. Заключение. Полученные результаты позволяют утверждать, что миграция данных является сложным и трудоемким процессом, требующим серьезных компетенций от руководства и исполнителей. Стратегия миграции должна быть разработана эффективным образом с учетом всего многообразия влияющих факторов.
