Прикладная информатика. Научные статьи
Скачать книги из серии Прикладная информатика. Научные статьиЗадача параметрического программирования с моделями прогнозирования урожайности сельскохозяйственных культур
В работе рассмотрены факторные модели, позволяющие прогнозировать урожайность сельскохозяйственных культур. Показано, что основными климатическими параметрами, влияющими на результативный признак, являются температура воздуха и осадки в начальный период вегетации. При этом факторы теплообеспечения и влагообеспечения могут представлять собой значения как за месяц, так и иной интервал, близкий к такой продолжительности. Кроме температуры воздуха и осадков на урожайность зерновых культур оказывает влияние время. Модели могут отражать связи результативного признака с факторами на уровне опытных полей, сельскохозяйственных организаций, муниципальных районов. Наличие значимых регрессионных зависимостей, которые могут быть линейными и нелинейными, позволяет уменьшить неопределенность задачи оптимизации производства аграрной продукции путем сокращения случайных и интервальных параметров. Приведена модель параметрического программирования с учетом выражений, характеризующих связи урожайности зерновых культур с метеорологическими параметрами, в двух вариантах для получения оптимальных планов производства аграрной продукции товаропроизводителем. Рассмотрен пример реализаций оптимизационной модели для реального хозяйства. Предложенная модель создана для поддержки принятия решения в условиях неопределенности. Работа выполнена согласно статистическим данным об урожайности пшеницы, ячменя и овса по Усольскому, Черемховскому и Иркутскому районам за 1997–2018 гг.; на основе урожайности сортоучастков по Усольскому, Иркутскому, Братскому и Нукутскому районам за 2000–2018 гг. (по данным Госсорткомиссии); на основе урожайности ООО «Сибирская Нива» за период 2005–2018 гг. Кроме того, использованы суточные температуры воздуха и суточные осадки в промежутке май–август за 1997–2018 гг. по метеорологическим пунктам: Усолье-Сибирское, Черемхово, Иркутск и Братск.
Исследование цветовых отличий при воспроизведении памятных цветов на устройствах визуализации
Данная работа посвящена исследованию изменений цветовых координат на различных устройствах визуализации при воспроизведении цвета, в частности смартфонах как одних из наиболее часто используемых устройств в современном мире, что связанно с аппаратной зависимостью цветовоспроизводящей системы. Целью работы является выбор средств визуализации, определение их технических характеристик, определение тестовых цветов для визуализации на различных устройствах, определение допусков в воспроизведении каждого цвета при использовании различных просмотровых устройств. Для реализации цели были поставлены такие задачи, как выбор изображений, содержащих памятные цвета. Данные цвета являются основополагающими при определении допусков в воспроизведении цвета, так как информация о них заложена у каждого человека на основании его жизненного опыта и знаний, и изменение в воспроизведении памятных цветов, нарушение в цветопередаче являются наиболее визуально заметными. Памятные цвета преобразовываются в образцы – тест-объекты, по которым производится определение координат в аппаратно-независимом цветовом пространстве. Производится определение допусков при изменении цветовоспроизведения за счет применения селективной (цветовой) коррекции. При решении задачи было отмечено, что имеются цвета, в которых при небольших изменениях цветовых координат в достаточно сильной степени изменяется визуальная составляющая, при этом другие цвета при численно одинаковом изменении визуально не меняются. Для выбранных цветов на различных средствах визуализации производится расчет разницы цветовоспроизведения и приводятся расчеты цветовых отличий для различных моделей просмотровых устройств при визуальной разнице восприятия. Данное исследование будет полезным при внесении поправки цветовых координат для минимизации цветовой разницы формируемого изображения на различных цветопроизводящих устройствах.
Постановка задачи обеспечения автоматизации полного цикла поддержки принятия решения
Актуальность темы статьи определяется тем, что существующие системы поддержки принятия решений (СППР) обеспечивают автоматизацию только части этапов типового цикла управления, полностью возлагая на пользователя такие важные из них, как целеполагание и управление выполнением разработанных планов. Сложившаяся ситуация определяется объективными сложностями формализации и динамичности указанных этапов, но на практике это разрывает единый процесс управления на автономные, частично автоматизированные участки. Существующие программные компоненты целеполагания и автоматизированного управления, реализованные в системах корпоративного управления (системы типа Enterprise Resource Planning) или средствах SMART-целеполагания (Specific, Measurable, Achievable, Relevant, Time bound), являются не компонентами СППР, а лишь отдельными программными средствами, решающими проблему частично. Более того, исследования в области разработки подобных средств для СППР в настоящий момент не ведутся. С учетом этого целью исследования являлось получение описательной постановки задачи автоматизации процессов целеполагания и управления для реализации в СППР. В статье с использованием общенаучных методов исследования проведен анализ содержания цикла управления и существующих технологий автоматизации его элементов. С применением результатов анализа синтезированы предложения и сформулирована постановка задачи на автоматизацию этапов целеполагания и управления выполнением планов, для реализации в составе СППР, предложены подходы, которые могут быть использованы для реализации поставленной задачи. Проблему автоматизации начального этапа цикла управления, целеполагания, предлагается решить применением специализированных экспертных систем, обеспечивающих формирование ранжированных перечней возможных целей на основе описательной постановки задачи, формируемой пользователем СППР на естественном языке. Решение проблемы поддержки принятия решений на этапе управления предлагается обеспечить за счет использования упрощенных динамических алгоритмов управления.
Разработка кроссплатформенных мобильных приложений – перспективные методы и стандартные практики
Исследование раскрывает актуальные методические аспекты разработки кроссплатформенных мобильных приложений. Теоретическая значимость исследования заключается в обобщении и изучении программных продуктов и сред IDE, обеспечивающих кроссплатформенную разработку, а также утилит кодогенерации. Представлены результаты сравнительного анализа подходов кроссплатформенной разработки и результаты сравнительного анализа инструментов разработки кроссплатформенных мобильных приложений. Определены факторы, замедляющие разработку кроссплатформенного приложения. Обозначены решения для минимизации функциональных потерь в условиях построения универсального программного продукта. Были приведены данные по использованию Shell-скриптов, что повысит эффективность использования утилиты кодогенерации. Определены шаги по интеграции общей логики в нативные проекты. Практическая значимость результатов исследования представлена методикой разработки кроссплатформенных мобильных приложений с использованием комбинации инструментов для снятия выявленных функциональных ограничений. Исследование содержит комплекс последовательных действий и выводы, к которым пришли исследователи в процессе формирования методики кроссплатформенной разработки мобильных приложений. Методика позволит разработать кроссплатформенный программный продукт, адаптированный для последующих модификаций и расширений. Данный материал может быть оформлен в виде стандарта компании-разработчика в формате ee внутреннего документа (инструкции).
Программное извлечение данных из word-документов на основе ситуационно-ориентированного подхода
В статье рассмотрены вопросы применения ситуационно-ориентированного подхода для программной обработки word-документов. Рассматриваемые документы подготавливаются пользователем в среде текстового процессора Microsoft Word или его аналогов и используются в дальнейшем как источники данных. Открытость форматов Office Open XML и Open Document Format позволила применить концепцию виртуальных документов, отображаемых на ZIP-архивы, для программного доступа к XML-компонентам word-документов в ситуационно-ориентированной среде. Обоснована важность выработки предварительных соглашений относительно размещения информации в документе для последующего поиска и извлечения, например, с помощью заранее подготовленных шаблонов-заготовок. Для форматов DOCX и ODT рассмотрено использование ключевых фраз, закладок, элементов управления контентом, пользовательских XML-компонентов для организации извлечения введенных данных. Для каждого варианта построены древовидные модели доступа к извлекаемым данным, а также соответствующие XPath-выражения. Отмечено, что использование того или иного варианта зависит от функциональных возможностей и ограничений текстового процессора и характеризуется различной сложностью разработки шаблона-заготовки, внесения данных пользователем и программирования извлечения данных. Рассмотрен практический пример обработки метаданных научной статьи, подготовленной в среде Microsoft Word для публикации в научном журнале. Примененное решение основано на занесении метаданных в статью с помощью размещенных в шаблоне-заготовке элементов управления контентом, привязанных к элементам пользовательского XML-компонента. Разработанная иерархическая ситуационная модель HSM обеспечивает извлечение XML-компонента, загрузку его в DOM-объект и XSLT-преобразования для получения результирующих данных: отчета об ошибках и JavaScript-кода для последующего использования извлеченных метаданных.
Исследование процесса бинаризации изображений с использованием локальных значений порога
Использование глобальных порогов бинаризации при обработке изображений не всегда дает корректный результат. Это особенно часто наблюдается при обработке изображений с неравномерной освещенностью. На одних участках изображения автоматически определяемый порог бинаризации позволяет получить достаточно хорошо визуализируемые объекты, тогда как на других участках необходимые для анализа объекты становятся «засвеченными» или, наоборот, «затененными». Бинаризация играет очень важную роль в тех случаях, когда необходимо локализовать на изображении все объекты интереса, особенно когда объект интереса содержит в себе информацию, которая будет использоваться на следующих этапах обработки. Многоградационные изображения могут содержать в себе множество объектов интереса, таких как номерные знаки автомобилей, номера вагонов поезда, лица людей, дефекты производимой продукции. Каждый из этих случаев требует качественной обработки для последующего распознавания. Если на обрабатываемом изображении присутствуют шумы или показатели яркости распределены неравномерно, то процесс бинаризации может привести к потере важной информации – потере части символа, обрыву контура объекта или, наоборот, возникновению новых областей, ошибочно прибавляемых к объекту интереса, – тени других объектов, грязь на номерном знаке. Поэтому процесс бинаризации требует очень точной предварительной калибровки под все возможные условия съемки – светлое и темное время суток, учет возможной зашумленности (помехи при передаче сигнала), экстремальные ситуации (сильный град или дождь). В данной статье авторы исследуют процесс бинаризации изображений с неравномерной освещенностью с использованием нескольких локальных порогов бинаризации вместо одного глобального. Предлагается проверять гистограммы полученных фрагментов на количество пиков или «мод». Если гистограмма бинаризованного фрагмента является одномодальной, то данный фрагмент не подлежит дальнейшей обработке и порог бинаризации на нем определен правильно.
Genetic algorithm as a tool for modeling calculations of electric power systems
Эволюционное моделирование – это одно из направлений искусственного интеллекта, сущностью которого является интерпретация вычислительных процессов и построение конечных форм целостных вычислительных алгоритмов с точки зрения их существования, изменчивости и развития в природных системах. По причине использования в своей основе принципов теории естественного отбора все методы эволюционного моделирования носят оптимизационный характер. Одним из наиболее распространенных методов эволюционного моделирования является генетический алгоритм (ГА) – метод адаптивного поиска решений, основанный на принципах теории эволюции и теории естественного отбора с сохранением биологической терминологии в упрощенном виде, сущностью которого является определение наиболее приспособленной особи (решения) по значению функции ее приспособленности в ходе эволюции с учетом анализа влияний факторов наследственности и внешней среды. Несмотря на биологическую терминологию, ГА являются универсальным вычислительным средством, с помощью которого можно решать широкий круг сложных задач, в том числе и в отрасли электроэнергетики. Авторами был рассмотрен вопрос о применении генетического алгоритма в рамках расчета установившегося режима электрической сети (УР ЭС), так как математическая модель электрической сети представляет собой систему нелинейных уравнений высокого порядка, в которой учтены все ограничения, накладываемые физическими свойствами рассматриваемого объекта, и решение которой ввиду сложности реально действующих электрических сетей – достаточно трудоемкая оптимизационная задача. Корректное решение данной системы является наиболее ответственным этапом расчета УР ЭС. Именно по этой причине поиск оптимальных методов расчета УР ЭС является важной и актуальной задачей. В данной работе представлены результаты разработки аналитического аппарата, позволившего осуществить поиск решения задачи расчета установившихся режимов электрических сетей методом генетического алгоритма посредством специального программного обеспечения.
Model of creating an economic ecosystem in the framework of economic convergence under the influence of digitalization
Развитие рыночных отношений под воздействием новых тенденций общественного развития приводит к необходимости трансформации экономики, в том числе к поиску новых эффективных форм организации совместного бизнеса. В статье исследуются возможности выбора инициатором совместной деятельности такой формы организации бизнеса, реализуемого в рамках определенного уровня экономической конвергенции, которая под воздействием цифровизации обеспечивает его наибольший рост и, как следствие, максимальное повышение конкурентоспособности инициатора. Автор разработал модель формирования экономической экосистемы как реально эффективной, учитывающей влияние на совместный бизнес как положительных, так и возможных отрицательных последствий цифровизации, которая обеспечивает максимальный экономический эффект совместного бизнеса. Для реализации этой модели в рамках определенного уровня конвергенции и применения в совместном бизнесе конкретного продукта цифровизации разработан алгоритм. Основными параметрами модели и реализующего ее алгоритма являются такие введенные автором понятия, как «экономическая экосистема», «потенциально самая эффективная экономическая экосистема», «реальная экосистема», «реально эффективная экосистема», описываемые показателями экономического эффекта и затрат по его получению. Следование шагам алгоритма, реализующего модель, позволит сформировать такой вариант экономической экосистемы, который обеспечит инициатору на определенном рассматриваемом уровне конвергенции при использовании в совместном бизнесе конкретного продукта цифровизации самый большой экономический эффект. Сравнение полученных по каждому уровню и продукту цифровизации вариантов реально эффективных экосистем дает возможность отбора окончательного варианта экосистемы, обеспечивающего инициатору экономический эффект, максимальный по уровням конвергенции и продуктам цифровизации, и, как следствие, наибольший рост его конкурентоспособности. Сформированная на основе разработанной модели и реализующего ее алгоритма экономическая экосистема дает в условиях конкурентной экономики инициатору создания совместного бизнеса наибольшие преимущества.
Метод извлечения русскоязычных многокомпонентных терминов из научно-технических текстов
В статье представлен метод извлечения русскоязычных многокомпонентных терминов из научно-технических текстов на основе структурных моделей терминологических словосочетаний. Описаны существующие подходы к извлечению терминов на основе метода извлечения устойчивых словосочетаний, статистических и гибридных методов, а также отмечены лингвистические аспекты терминоведения, не охваченные перечисленными методами. Охарактеризован лексический состав научно-технических текстов, приведена классификация специальной лексики в научно-технических текстах. Изучены структурные особенности терминологической лексики. Представлены наиболее продуктивные модели многокомпонентных терминологических словосочетаний в русском языке. Предложен метод извлечения русскоязычных многокомпонентных терминов из научно-технических текстов, а также описаны его этапы. Показано, что на первом этапе проводится морфолого-синтаксический анализ текста путем приписывания каждому слову его грамматических характеристик. Затем происходит исключение частей речи, которые не могут входить в состав русскоязычных многокомпонентных терминов, а также стоп-слов, которые вместе с термином образуют свободные словосочетания. Полученные цепочки слов далее соотносятся с шаблонами терминологических словосочетаний, имеющихся в базе структурных моделей терминов, а также с терминологическим словарем на предмет наличия исследуемого термина-кандидата. Обоснована необходимость привлечения терминолога для разрешения неоднозначных случаев. Каждый этап метода извлечения русскоязычных многокомпонентных терминов из научно-технических текстов проиллюстрирован примерами. Перечислены перспективы исследования, а также обоснована необходимость усложнения методов извлечения терминов путем дальнейшей классификации терминологической лексики по формальной и семантической структурам, видам антропоморфных терминов, номенклатурным названиям, нормативности/ненормативности терминологических единиц.
Сравнительная оценка моделей технического и фундаментального анализа при прогнозировании курса акций
Работа посвящена проведению сравнительного анализа эффективности применения моделей ARIMA, ARCH, GARCH, многофакторной модели и модели построения дерева решений. На уровне отраслевого анализа производился учет фондовых индексов. Функционал моделей может быть оценен только на практических примерах, которые представлены в статье. Приведены графики моделей с учетом интервала значимости. Получены результаты применения теста Дики – Фуллера по разным данным для проверки наличия нестационарности. Описаны параметрические аргументы для исследуемых моделей. В качестве критериев оценки для каждой модели были взяты: стандартная ошибка, коэффициент детерминации, скорректированный R-квадрат, P-значение, значение F-статистики. Приведены исходные данные, порядок проведения исследования, полученные результаты и графики. С использованием языка программирования R проведено практическое исследование функционала моделей технического и фундаментального анализа для построения прогнозных значений курса акций ПАО «Сбербанк». Каждая из рассматриваемых моделей была реализована на языке программирования R для статистической обработки данных. Процесс программного моделирования показал сильные и слабые стороны каждой из рассмотренных моделей. Наилучшие результаты показала многофакторная модель. В работе приведены количественные показатели прогнозных значений. Приведена сравнительная таблица статистических показателей результатов прогнозных моделей и сделаны выводы о пригодности их моделирования. Данное исследование проводилось с целью выявления моделей технического и фундаментального анализа, дающих наиболее точный прогноз курса акций с возможностью дальнейшей реализации в компьютерной программе.