+
ON USING THE DECISION TREES TO IDENTIFY THE LOCAL EXTREMA IN PARALLEL GLOBAL OPTIMIZATION ALGORITHM
стр.5-18
Barkalov K.A., Lebedev I.G., Silenko D.I.
In the present work, the solving of the multidimensional global optimization problems using decision tree to reveal the attractor regions of the local minima is considered. The objective function of the problem is defined as a “black box”, may be non-differentiable, multi-extremal and computational costly. We assume that the function satisfies the Lipschitz condition with a priory unknown constant. Global search algorithm is applied for the search of global minimum in the problems of such type. It is well known that the solution complexity essentially depends on the presence of multiple local extrema. Within the framework of the global search algorithm, we propose a method for selecting the vicinity of local extrema of the objective function based on analysis of accumulated search information. Conducting such an analysis using machine learning techniques allows making a decision to run a local method, which can speed up the convergence of the algorithm. This suggestion was confirmed by the results of numerical experiments demonstrating the speedup when solving a series of test problems.
Загружаем данные из библиотечной системы...
Ключевые слова
+
INTERMEDIATE FUSION APPROACH FOR PNEUMONIA CLASSIFICATION ON IMBALANCED MULTIMODAL DATA
стр.19-30
Ivanova O.N., Melekhin A.V., Ivanova E.V., Kumar S., Zymbler M.L.
In medical practice, the primary diagnosis of diseases should be carried out quickly and, if possible, automatically. The processing of multimodal data in medicine has become a ubiquitous technique in the classification, prediction and detection of diseases. Pneumonia is one of the most common lung diseases. In our study, we used chest X-ray images as the first modality and the results of laboratory studies on a patient as the second modality to detect pneumonia. The architecture of the multimodal deep learning model was based on intermediate fusion. The model was trained on balanced and imbalanced data when the presence of pneumonia was determined in 50% and 9% of the total number of cases, respectively. For a more objective evaluation of the results, we compared our model performance with several other open-source models on our data. The experiments demonstrate the high performance of the proposed model for pneumonia detection based on two modalities even in cases of imbalanced classes (up to 96.6%) compared to single-modality models’ results (up to 93.5%). We made several integral estimates of the performance of the proposed model to cover and investigate all aspects of multimodal data and architecture features. There were accuracy, ROC AUC, PR AUC, F1 score, and the Matthews correlation coefficient metrics. Using various metrics, we proved the possibility and meaningfulness of the usage of the proposed model, aiming to properly classify the disease. Experiments showed that the performance of the model trained on imbalanced data was even slightly higher than other models considered.
Загружаем данные из библиотечной системы...
Ключевые слова
+
АВТОМАТИЗИРОВАННОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ И ИСПОЛНЕНИЕ ЭФФЕКТИВНЫХ ПРОГРАММ ДЛЯ ЧИСЛЕННЫХ АЛГОРИТМОВ
стр.31-49
Проектировать эффективные параллельные программы для многопроцессорных архитектур сложно, так как нет четких формальных правил, которых необходимо придерживаться. Для решения этой проблемы при реализации численных алгоритмов может применяться концепция Q-детерминанта. Данная теория позволяет проводить автоматизированный анализ ресурса параллелизма алгоритма, автоматизированное сравнение ресурсов параллелизма алгоритмов, решающих одну и ту же алгоритмическую проблему, проектировать эффективные программы для реализации алгоритмов с помощью специально разработанного метода проектирования, повысить эффективность реализации численных методов и алгоритмических проблем. Результаты, полученные на основе концепции Q-детерминанта, представляют собой один из вариантов решения проблемы эффективной реализации численных алгоритмов, методов и алгоритмических проблем на параллельных вычислительных системах. Однако пока остается не решенной фундаментальная проблема автоматизированного проектирования и исполнения для любого численного алгоритма программы, реализующей алгоритм эффективно. В статье описана разработка единой для численных алгоритмов программной системы проектирования и исполнения Q-эффективных программ - эффективных программ, спроектированных с помощью концепции Q-детерминанта. Система предназначена для использования на параллельных вычислительных системах с общей памятью. Она состоит из компилятора и виртуальной машины. Компилятор преобразует представление алгоритма в форме Q-детерминанта в исполняемую программу, использующую ресурс параллелизма алгоритма полностью. Виртуальная машина исполняет программу, полученную с помощью компилятора. В статье также приведено экспериментальное исследование созданной программной системы с применением суперкомпьютера «Торнадо ЮУрГУ».
Загружаем данные из библиотечной системы...
Ключевые слова
+
ОБНАРУЖЕНИЕ АНОМАЛИЙ ВРЕМЕННОГО РЯДА НА ОСНОВЕ ТЕХНОЛОГИЙ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОГО АНАЛИЗА ДАННЫХ И НЕЙРОННЫХ СЕТЕЙ
стр.50-71
В статье рассмотрена задача поиска аномальных подпоследовательностей временного ряда, решение которой в настоящее время востребовано в широком спектре предметных областей. Предложен новый метод обнаружения аномальных подпоследовательностей временного ряда с частичным привлечением учителя. Метод базируется на концепциях диссонанса и сниппета, которые формализуют соответственно понятия аномальных и типичных подпоследовательностей временного ряда. Предложенный метод включает в себя нейросетевую модель, которая определяет степень аномальности входной подпоследовательности ряда, и алгоритм автоматизированного построения обучающей выборки для этой модели. Нейросетевая модель представляет собой сиамскую нейронную сеть, где в качестве подсети предложено использовать модификацию модели ResNet. Для обучения модели предложена модифицированная функция контрастных потерь. Формирование обучающей выборки выполняется на основе репрезентативного фрагмента ряда, из которого удаляются диссонансы, маломощные сниппеты со своими ближайшими соседями и выбросы в рамках каждого сниппета, трактуемые соответственно как аномальная, нетипичная деятельность субъекта и шумы. Вычислительные эксперименты на временных рядах из различных предметных областей показывают, что предложенная модель по сравнению с аналогами показывает в среднем наиболее высокую точность обнаружения аномалий по стандартной метрике VUS-PR. Обратной стороной высокой точности метода является большее по сравнению с аналогами время, которое затрачивается на обучение модели и распознавание аномалии. Тем не менее, в приложениях интеллектуального управления отоплением зданий метод обеспечивает быстродействие, достаточное для обнаружения аномальных подпоследовательностей в режиме реального времени.
Загружаем данные из библиотечной системы...
Ключевые слова
+
ОБ ОДНОЙ ГИПОТЕЗЕ ТЕОРИИ ФОРМАЛЬНЫХ ЯЗЫКОВ. ЧАСТЬ I
стр.72-86
Основной предмет статьи - рассмотрение задач, возникающих при исследовании необходимых условий равенства бесконечных итераций конечных языков. В предыдущих публикациях автором рассматривались примеры применения соответствующего этому равенству специального бинарного отношения эквивалентности на множестве конечных языков, причем рассматривались как примеры, описывающие необходимые условия его выполнения, так и примеры его использования. К одному из таких необходимых условий применены два варианта сведeния рассматриваемой задачи: к конечным автоматам и к бесконечным итерационным деревьям. Также в статье приведены несколько вариантов важной гипотезы, формулируемой для множества конечных языков; ее исследование дает и иные варианты сведeния рассматриваемой задачи к специальным задачам для недетерминированных конечных автоматов. При этом в случае выполнения сформулированной гипотезы некоторые из таких задач решаются за полиномиальное время, а некоторые не решаются; при продолжении работ по данной тематике последний факт может дать возможность переформулировки проблемы P = NP в виде специальной задачи теории формальных языков.
Загружаем данные из библиотечной системы...
Ключевые слова
