Человеческие эмоции сложны и многогранны, что делает их сложными для количественной оценки и анализа. Однако с развитием технологий исследователи изучают возможности использования искусственного интеллекта для лучшего понимания и классификации человеческих эмоций. В частности, нейронные сети становятся все более популярными для распознавания и анализа эмоций благодаря их способности обучаться и адаптироваться на основе больших массивов данных. Цель. Целью данного исследования является обзор и анализ различных подходов и практических областей применения распознавания человеческих эмоций с помощью нейронных сетей. В частности, исследование направлено на изучение различных типов нейронных сетей, используемых для распознавания эмоций, методов сбора данных, а также практического применения распознавания эмоций в различных областях. Исследование также направлено на выявление ограничений и проблем, связанных с распознаванием эмоций с помощью нейронных сетей. Методы. В данном исследовании использовался комплексный обзор соответствующей литературы, включая научные статьи, материалы конференций и книги, для сбора информации о подходах и практических областях применения распознавания эмоций человека с помощью нейронных сетей. Обзор был сосредоточен на последних исследованиях. Собранная информация была проанализирована с целью выявления различных типов нейронных сетей, используемых для распознавания эмоций, и методов сбора данных. Результаты. Обзор литературы позволил выявить несколько подходов к распознаванию эмоций с помощью нейронных сетей, включая сверточные нейронные сети, рекуррентные нейронные сети и гибридные нейронные сети. Практическое применение распознавания эмоций с помощью нейронных сетей встречается в различных областях, включая маркетинг, здравоохранение и образование. Также показываются ограничения и проблемы, связанные с распознаванием эмоций с помощью нейронных сетей, включая предвзятость и необходимость в более разнообразных и репрезентативных наборах данных. Заключение. Обзор и анализ подходов и практических областей применения технологии распознавания эмоций человека с помощью нейронных сетей подчеркивают потенциальные преимущества и проблемы, связанные с этой технологией. Результаты данного исследования могут быть использованы для руководства будущими исследованиями в области распознавания эмоций с помощью нейронных сетей с целью повышения точности и применимости распознавания эмоций в различных областях.
Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Компьютерные технологии, управление, радиоэлектроника
2023. — Выпуск 4
Содержание:
Статья посвящена проблеме прогнозирования эволюции термокарстовых озер в зонах мерзлоты как интенсивных источников природной эмиссии парниковых газов в атмосферу на арктических территориях. Цель работы. Целью работы является рассмотрение вопросов создания программно-алгоритмического комплекса прогнозирования пространственно-временной динамики озер Российской Арктики на основе методов и алгоритмов рандомизированного машинного обучения. Материалы и методы. Для прогнозирования в качестве исторических данных используются временные ряды спутниковых измерений площадей термокарстовых озер в арктической зоне России и данных о среднегодовой температуре и годовой сумме осадков, полученных на основе систем реанализа ERA-5, ERA-Interim и др. Применяются методы энтропийно-рандомизированного моделирования динамики полей термокарстовых озер, позволяющие прогнозировать изменения площадей озер арктической зоны. Для программной реализации комплекса прогнозирования эволюции площади термокарстовых озер используются средства современных геоинформационных систем. Результаты. Разработана архитектура программно-алгоритмического комплекса, основанная на использовании алгоритмов энтропийно-рандомизированного моделирования. Программно-алгоритмический комплекс прогнозирования позволяет проводить обучение и тестирование модели на основе имеющихся исторических данных о динамике площади термокарстовых озер и климатических изменениях в Российской Арктике. Заключение. Реализация программного комплекса на основе веб-геоинформационной системы NextGIS Web позволяет включать прикладные программы прогнозирования на языке Python. Разработанный программный комплекс может быть использован в задачах оценки и прогноза динамики объемов озерной эмиссии парниковых газов, оказывающей влияние на изменение температуры воздуха в северных регионах.
Ключевые слова
В статье рассмотрена методика построения цифрового двойника для имитации процессов старения компонентов электрической схемы и связанных с ними постепенными отказами оборудования. Данный двойник создается посредством плат ввода-вывода, подключаемых к микроконтроллеру STM32. Это позволяет передавать некоторый аналоговый сигнал от объекта и оцифровывать его в микроконтроллере, который далее передается на компьютер с запущенной на нем средой моделирования МАРС. Другой канал реализует те же сигналы, но от компьютерной модели объекта, и далее сигналы с компьютерной модели и с реального объекта сравниваются с помощью компаратора, а затем визуализируются с помощью виртуального осциллографа. Приведена программно-аппаратная реализация цифрового двойника. Цель: реализовать цифровой двойник выпрямителя с фильтром в среде моделирования МАРС. Методы. Для реализации цифрового двойника необходимо собрать электрическую схему реального объекта, а также собрать виртуальную схему на основе компонентов среды моделирования МАРС. Затем необходимо сымитировать деградацию параметров реального объекта путем понижения емкости конденсатора. Сравнение сигналов напряжений, полученных с реального объекта и виртуальной модели, происходит при помощи сопоставления коэффициентов пульсаций. По разнице коэффициентов пульсаций определить, находится ли отклонение напряжения на конденсаторе реального объекта от напряжения на конденсаторе виртуального объекта в заданном допустимом диапазоне. Результаты. Собрана электрическая схема выпрямителя с фильтром. Реализована виртуальная схема выпрямителя с фильтром в среде моделирования МАРС. Проведен эксперимент, имитирующий деградацию параметров реального объекта. Полученные результаты визуализированы при помощи виртуального осциллографа. Рассчитаны коэффициенты пульсаций и их разница. Заключение. Проведенный эксперимент показал, что цифровой двойник справляется со своей задачей, а именно - с выявлением сильного отклонения заданных параметров от нормы.
Ключевые слова
При работе автоматизированных насосных комплексов кроме сигнальных (координатных) возмущений имеют место параметрические возмущения, обусловленные нестационарностью параметров данного комплекса, в частности гидравлических сопротивлений сети, насоса, входного трубопровода, а также колебания параметров перекачиваемой жидкости. Традиционный подход к автоматическому регулированию выходных координат насосного комплекса сводится к построению систем с координатной обратной связью и, как правило, регулированию частоты вращения центробежного насоса, что для решения задач быстродействующего параметрического управления в условиях действия соответствующих возмущений является неэффективным. Использование автоматизированного управления каналом байпаса насосного комплекса позволяет обеспечить более адекватную отработку параметрических возмущений, таких как, в частности, вибрации и элементы гидроудара, а также возмущений, активизирующих различные нежелательные гидравлические процессы, например, кавитацию и помпаж. В статье рассмотрены вопросы построения адаптивной беспоисковой самонастраивающейся системы для решения задачи повышения эффективности отработки указанных выше параметрических возмущений. Цель исследования: исследование возможности автоматической отработки параметрических возмущений при управлении насосным комплексом по каналу байпаса путем построения адаптивной системы в классе беспоисковых самонастраивающихся систем управления с эталонной моделью. Материалы и методы. Для проведения исследования были использованы методы математического моделирования, в частности метод электроаналогии, методы теории автоматического управления с использованием аппарата передаточных функций, методы теории адаптивного управления, методы численного моделирования с применением программного комплекса SimInTech. Результаты. Осуществлен синтез алгоритма управления беспоисковой самонастраивающейся системы с эталонной моделью для решения задачи отработки параметрических возмущений в насосном комплексе с использованием канала байпаса. Заключение. Результаты исследования обосновывают возможность построения и использования адаптивной беспоисковой системы управления насосным комплексом для более эффективной автоматической отработки параметрических возмущений с целью компенсации и снижения их негативного действия.
Ключевые слова
В данной работе формулируется задача формирования эффективной информационной поддержки процессов управления иерархическим производством, включающим операции комплектования изделия, узлов, подузлов и так далее, вплоть до подузлов заданного уровня, при заданных нормативных уровнях числа комплектов с учетом длительности сборочных циклов и уровней комплектных запасов. Описанная схема реализует многоуровневое управление с оператором высшего уровня иерархии, однако не предусматривает резервирования производственных мощностей на цели управления, что противоречит задачам системы и обуславливает актуальность данной статьи. Цель исследования заключается в необходимости повышения эффективности автоматизированных информационных системам управления производственными структурами на основе статистических имитационных моделей. Методы исследования. Рассмотрим основные принципы, положенные в основу метода вероятностно-автоматного моделирования. Метод базируется на теории автоматов, заключающейся в использовании результатов машинного эксперимента при создании сложных самоорганизующихся информационных систем, а также в системах автоматизации производственных процессов. Вероятностно-автоматная модель информационной системы представляет собой не что иное как агрегативную модель при раздроблении системы на самые мелкие одномерные агрегаты. Основными понятиями автоматного моделирования являются вероятностный автомат и система вероятностных автоматов. Результаты. С ростом сложности производственной системы переход к двухуровневому, а затем и к многоуровневому управлению обеспечивает более эффективное использование ресурсов (мощностей и запасов) в целях упорядочения процесса выпуска готовой продукции. Заключение. Определено, что полная гармония интересов объектов управления достижима только при мощности потоков, равном 1. Двухуровневое управление обеспечивает достижение целей системы управления даже при полной дисгармонии интересов объектов управления. Для повышения эффективности использования ресурсов информационной поддержки необходимо строить не двухуровневую, а многоуровневую систему управления, в которой число «нижестоящих» операторов, подчиняющихся одному «вышестоящему» оператору, достаточно мало, чтобы обеспечить требуемый уровень гармонии их интересов. Таким образом, многоуровневое управление наряду с другими задачами решает важнейшую проблему обеспечения определенного уровня гармонии целей системы как целого и ее элементов.
Ключевые слова
В представленной статье исследуется тема оптимизации системы управления программно-аппаратного комплекса для учета электроэнергии. Система управления играет решающую роль в точном измерении и контроле потребления электроэнергии. Основной целью данного исследования является выявление и внедрение методов оптимизации, которые повышают производительность и результативность системы управления. Цель исследования. На основе анализа существующих электротехнических комплексов разработать архитектуру, имитационные цифровые модели, алгоритмы эффективного управления и методику эксплуатации электротехнического комплекса на базе трехфазных цифровых измерительных трансформаторов с системой управления отечественного производства для учета электроэнергии в высоковольтных сетях переменного тока, обеспечивающих работоспособность и качество функционирования в различных режимах при разнообразных внешних воздействиях. Материалы и методы. Поставленные научные задачи решены с применением общей теории электротехнических комплексов и систем, теории автоматического управления, методов физического, математического, имитационного и компьютерного моделирования компонентов электротехнических комплексов и систем. Результаты. В статье отражено развитие общей теории электротехнических комплексов, включающих в себя цифровые комбинированные измерительные трансформаторы и систему управления в виде отдельно стоящего модуля объединения, в части оптимизации системных связей компонентов электротехнических комплексов учета электроэнергии. Предлагается повысить интеллектуальный уровень оконечного устройства для обеспечения возможности проведения первичного анализа данных ещё на первом уровне архитектуры системы учета электроэнергии. Заключение. Основным практическим результатом проведенных исследований является изготовление прототипа электротехнического комплекса на основе опытных образцов адаптивных цифровых трансформаторов тока и напряжения и системы управления электротехнического комплекса для учета электроэнергии на основе универсальной платформы для измерительных трансформаторов. Такое построение цифрового трехфазного измерительного трансформатора и универсальный оконечный блок (модуль объединения) позволяют на основе разработанного прототипа сравнительно просто разрабатывать аналогичные устройства с другими диапазонами токов и напряжений. В существующих комбинированных измерительных трансформаторах такое сочетание первичных преобразователей не используется.
Ключевые слова
В работе рассмотрена модель прогнозирования выручки быстрорастущих организаций. В качестве приближения кривой роста рассмотрена логистическая кривая. Цель работы состоит в задаче прогнозирования развития быстрорастущих организаций с применением функции логистической кривой. Материалы и методы. Используется комплекс имитационных моделей системной динамики для прогнозирования показателей организаций. Частным случаем приближения прогноза выручки является логистическая кривая как вариант сигмоиды. Информационной основой исследования выступили открытые данные Федеральной службы государственной статистики (Росстат), Государственного информационного ресурса бухгалтерской (финансовой) отчетности Федеральной налоговой службы. Для идентификации параметров использован метод наименьших квадратов. Результаты. В работе выявлены более 1200 быстрорастущих организаций всех отраслей с выручкой более 1000 млн руб. Критерием выявления быстрорастущих организаций установлен среднегодовой темп роста выручки более 50 % в год. По фактическим данным были идентифицированы параметры логистической кривой: потенциал роста, темп роста и точка перегиба. Более детально рассмотрен пример быстрорастущей компании по доставке продуктов питания «СберМаркет». По модельному прогнозу, предельное значение логистической кривой выручки составило около 700 млрд руб. Заключение. Проведено исследование быстрорастущих организаций России. Модель логистической кривой применена к быстрорастущим компаниям. Приближение роста компании логистической кривой позволило сделать оценку по росту выборки организаций. Оценка роста «СберМаркета» показывает, что при текущих параметрах организация может стать одним из доминирующих участников на розничном рынке.
Ключевые слова
Повышение эффективности деятельности промышленных предприятий во многом зависит от технологий, используемых в производстве и практическом применении выпускаемых предприятиями изделий и конструкций. Анализ выполненных авторами исследований в области методов контроля качества выпускаемой продукции и технологического оборудования из биметаллических листовых материалов показал, что в рамках сложившегося технологического уклада одним из средств удешевления производства является использование методов неразрушающего контроля. Показано, что одним из наиболее продуктивных среди методов неразрушающего контроля является тепловой метод. Цель исследования: обоснование выбора метода теплового контроля как средства совершенствования технологий контроля качества выпускаемой продукции и оборудования из биметаллических листовых материалов, а также повышения эффективности управления промышленных предприятий соответствующего профиля. Материалы и методы: анализ исследований в области технологий и методов теплового контроля для предприятий. Результаты. Показана целесообразность и экономическая эффективность использования метода теплового контроля на предприятиях, выпускающих продукцию и использующих технологическое оборудование на основе биметаллических листовых материалов. Сформулированы требования и сформирована структура системы контроля качества указанных материалов на основе применения метода теплового контроля. Предложена математическая модель теплового состояния биметаллической пластины, а также возможности ее программной реализации. Заключение. Метод теплового неразрушающего контроля в современных условиях способен быть эффективным и продуктивным, позволяющим сделать приемлемыми в современных условиях ведения бизнеса расходы на внедрение в производство и эксплуатацию систем контроля качества. Полученные результаты могут быть использованы на промышленных предприятиях, деятельность которых в той или иной степени связана с использованием изделий и конструкций из многослойных биметаллических материалов.
Ключевые слова
Нестабильность современной экономики вследствие глобальных и региональных конфликтов и противоречий приводит к существенным колебаниям на сырьевых рынках. Непредсказуемость спроса и цен приводит к повышению рисков деятельности добывающих отраслей и ограничивает их успешное функционирование и развитие. Цель исследования. В данной работе произведена попытка использования модели множественной линейной регрессии для получения приемлемого качества прогнозной цены калийной продукции. Несмотря на распространенность и простоту построения и интерпретации, прогностические свойства таких моделей, как правило, неудовлетворительны. Тем не менее при адекватном подборе факторов и объема выборки, используемой для оценки неизвестных параметров модели, можно добиться приемлемого качества прогноза на ее основании. Материалы и методы. Оценка неизвестных параметров модели множественной линейной регрессии в работе осуществляется на основании данных государственной геологической службы Соединенных Штатов Америки. Выборка содержит сведения об американском рынке калийной продукции в период с 1900 по 2020 г. Качество прогнозирования проверяется методом постпрогноза на 2019 и 2020 гг. Модель, построенная на всем доступном временном интервале, дает неудовлетворительное значение относительной ошибки прогнозирования. Для уменьшения ее значения в работе выполнен перебор объемов выборок, на основании которых оцениваются параметры модели, и выбран тот из них, для которого ошибка прогноза минимальна. Расчеты выполнены средствами MS Excel и Python 3.8.5 в среде Jupyter Notebook 6.1.4. Результаты. Проведенное исследование позволило установить, что для минимизации относительной погрешности прогнозирования цены калийной продукции на внутреннем рынке США моделирование целесообразно производить с использованием временных интервалов длиной от 9 до 13 лет. При этом удается улучшить прогноз на 2019 г. на 118-летнем временном интервале на 23,9 %, а аналогичный прогноз на 2020 г. - на 83,70 %. Заключение. По результатам проделанной работы можно утверждать, что модель множественной линейной регрессии может быть успешно использована для краткосрочного прогнозирования цены калийной продукции, а удачный выбор длины интервала моделирования позволяет достичь приемлемого качества прогнозирования.
Ключевые слова
Вопросы развития методов, моделей и механизмов управления деятельностью высших учебных заведений в условиях противостояния стран Запада и России приобрели особую значимость. Эти внешние воздействия на органы государственной власти, предприятия, учреждения и организации субъектов РФ недопустимо не учитывать в развитии вузовской науки и ее участия в оценке эффективности деятельности всех хозяйствующих субъектов на территории региона. Развитие отечественных учреждений высшего образования нуждается в новых подходах, концепциях, методах и моделях либо существенной трансформации тех, которые сегодня используются на практике. Цель работы состоит в создании комплекса механизмов, методов и моделей повышения эффективности управления деятельностью высших учебных заведений и их более грамотного взаимодействия с органами государственной власти и управления, а также промышленными предприятиями и организациями, дислоцированными на территории региона. Материалы и методы. Используются результаты анализа исследований по улучшению методов, моделей и технологий управления работой высших учебных заведений, а также предприятий и организаций. Результаты. Показана целесообразность модернизации механизмов управления деятельностью высших учебных заведений, а также методов и моделей, используемых в этом процессе. Заключение. Сформулированы научно обоснованные положения, определяющие ключевые направления стратегии развития системы управления деятельностью высших учебных заведений.
Ключевые слова
Federated learning is utilized for automated ground robot navigation, enabling decentralized training and continuous model adaptation. Strategies include hardware selection, ML model design, and hyperparameter fine-tuning. Real-world application involves optimizing communication protocols and evaluating performance with diverse network conditions. Federated learning shows promise for machine learning-based life learning systems in ground robot navigation. Research objective: to explore the use of federated learning in automated ground robot navigation and optimize the system for improved performance in dynamic environments. Materials and methods. The research utilizes federated learning to train machine learning models for ground robot navigation. Hardware selection, ML model design, and hyperparameter fine-tuning are employed. Communication protocols are optimized, and performance is evaluated using multiple gaming machine algorithms. Results. The results show that decreasing the learning rate and increasing hidden units improve model accuracy, while batch size has no significant impact. Communication protocols are evaluated, with Protocol A providing high efficiency but low security, Protocol B offering a balance, and Protocol C prioritizing security. Conclusion. The proposed approach using federated learning enables ground robots to navigate dynamic environments effectively. Optimizing the system involves selecting efficient communication protocols and fine-tuning hyperparameters. Future work includes integrating additional sensors, advanced ML models, and optimizing communication protocols for improved performance and integration with the control system. Overall, this approach enhances ground robot mobility in dynamic environments.
Ключевые слова
