ISSN 2224-087X (Друкована версія)
ISSN 2224-0888 (Online версія)

Збірник наукових праць "Електроніка та інформаційні технології"

(З 1966 року до 2010 року виходив під назвою "Теоретична електротехніка")

Свідоцтво про державну реєстрацію КВ № 17618-6468ПР від 11.02.2011 р.

Головна сторінка Пошук Правила оформлення статей English

Випуск 12

Випуск 12, Сторінки: 3-19
ВИКОРИСТАННЯ МАШИННОГО НАВЧАННЯ, ЛІНІЙНОЇ ТА БАЙЄСІВСЬКОЇ МОДЕЛЕЙ ЛОГІСТИЧНОЇ РЕГРЕСІЇ У ВИЯВЛЕННІ ТЕХНІЧНИХ ВІДМОВ НА ЛІНІЯХ ВИРОБНИЦТВА
Б. М. Павлишенко
У роботі розглянуто використання логістичної регресії у задачах аналізу відмов на виробничих лініях збірки. Компанія Bosch здійснює моніторинг технологічних процесів збірки на своїх виробництвах. Однак, процеси моніторингу та аналізу отриманих даних є досить складними. Тому компанія запропонувала такий аналіз як змагання "Bosch Production Line Performance" на спеціалізованій платформі Kaggle, яка організовує змагання серед фахівців з аналізу даних. У цьому змаганні було поставлене завдання спрогнозувати відмови на лініях збірки компанії Bosch, використовуючи анонімізовані дані різноманітних вимірювань та тестів. Особливістю поставленої задачі була висока незбалансованість класів. У масиві запропонованих до аналізу даних були різні вимірювання складових частин у технологічному процесі їх проходження на лініях збірки. Ціль полягає у прогнозуванні того, яка складова частина не пройде контроль якості. Параметричні методи лінійної регресії та непараметричні методи на основі машинного навчання дають можливість провести взаємодоповнювальний аналіз регресійної задачі прогнозування технічних відмов на виробничих лініях збірки. У роботі розглянуто моделі машинного навчання, лінійні моделі та байєсівські моделі. У підході на основі машинного навчання розглянуто алгоритм XGBoost на основі дерев прийняття рішень, який забезпечує високу точність прогнозування. Використання узагальненої лінійної моделі для логістичної регресії дає можливість проаналізувати вплив різних факторів на технічні відмови на лініях збірки. Байєсівський підхід до логістичної регресії дає можливість отримати статистичні розподіли для параметрів моделі, що може бути корисним для ймовірнісного аналізу, зокрема, в задачах оцінки ризиків. Застосовуючи дворівневу стекінгову модель, можна отримати точніші результати. Використання байєсівської моделі на другому рівні стекінгової моделі дає можливість розрахувати ймовірнісні розподіли для прогнозування, а також врахувати відмінності в результатах моделей машинного навчання, зумовлених різними параметрами моделей.
PDF-версія

Випуск 12, Сторінки: 20-29
ГЕНЕРАЦІЯ ЕЛЕМЕНТАРНИХ ОЗНАК У ЗАГАЛЬНІЙ СХЕМІ РОЗПІЗНАВАННЯ НА ОСНОВІ ЛОГІЧНОГО ДЕРЕВА
І. Повхан
Робота піднімає важливе питання в теорії розпізнавання дискретних об’єктів пов’язане з загальною схемою генерації елементарних ознак при побудові результуючого логічного дерева класифікації. Так представлення навчальних вибірок (дискретної інформації) великого об’єму у вигляді структур логічних дерев має свої суттєві переваги в плані економічного опису даних та ефективних механізмів роботи з ними. Покриття навчальної вибірки набором елементарних ознак у випадку логічного дерева, породжує фіксовану деревоподібну структуру даних, яка в якісь мірі забезпечує навіть стиск та перетворення початкових даних навчальної вибірки, а отже дозволяє суттєву оптимізацію та економію апаратних ресурсів інформаційної системи. Отже представлення результуючої схеми розпізнавання на основі логічного дерева, дозволяє забезпечити мінімальну форму системи розпізнавання та високу якість класифікації. В роботі пропонується загальна покрокова схема побудови елементарних ознак для такого логічного дерева, та дається схема модифікації даного алгоритму в плані економії пам’яті та процесорного часу. Так, здатність логічних дерев виконувати одномірне розгалуження для аналізу впливу (важливості, якості) окремих змінних дає можливість працювати зі змінними різних типів у вигляді предикатів. В даній роботі розглядається важлива проблема простої та ефективної генерації елементарних ознак в загальній схеми підходу - розгалуженого вибору ознак при побудові деревоподібних схем розпізнавання дискретних об’єктів. Відмітимо, що галузь застосування концепції логічних дерев в даний час надзвичайно об’ємна, а множина задач та проблем, які розв’язуються даним апаратом може бути зведена до наступних трьох базових сегментів - задачі опису структур даних, задачі розпізнавання та класифікації, задачі регресії. Так як правильний вибір ознак в процесі побудови системи розпізнавання впливає на простоту та ефективність отриманої схеми, пропонується простий метод генерацій елементарних ознак та на основі нього приводяться декілька простих алгоритмічних реалізацій ефективних з точки зору економії пам’яті та швидкодії.
PDF-версія

Випуск 12, Сторінки: 30-38
РОЗПІЗНАВАННЯ ОБЛИЧ З ВИКОРИСТАННЯМ СЛУЖБИ MICROSOFT FACE API
Володимир Грабовський, Олег Мартинович
Представлені результати створення та тестування програмного забезпечення для розпізнавання та порівняння облич людини. Додаток був створений для роботи в Windows та реалізований з використанням функцій служби розпізнавання облич Face API, які надаються компанією Microsoft. При виборі служби для створення додатку були прийняті до уваги наявні у вільному доступі дані щодо особливостей служб розпізнавання, створених різними фірмами (Amazon, Google, IBM, OpenCV, Affectiva та ін.) для використання у додатках розпізнавання лиць, та особливості їх використання. Проаналізовано особливості роботи та використання сервісу розпізнавання облич Microsoft Face API для створення програм користувача. Відмічено деякі переваги практичного використання послуг цієї служби. Зокрема, безумовно позитивним аспектом є можливість безкоштовного використання користувачами послуг служби Face API протягом 30 днів, що дозволяє їм розробляти та тестувати власний додаток для розпізнавання та оцінювати якість його функціонування перед придбанням у Microsoft комерційних прав на практичне використання відповідної служби. Інтерфейс взаємодії користувача зі службою Face API компанії Microsoft реалізований з використанням технології побудови інтерфейсів користувача WPF та класів System.Windows.Media. Застосування створеного інтерфейсу дозволяє користувачеві використовувати набір функцій, які надає вказана служба розпізнавання та порівняння облич, а також ідентифікувати обличчя людей з різними емоціями та мімікою, представлені у різній кольоровій гамі, розпізнавати їх на зображеннях, представлених як без посередньо користувачем, так і отриманими з інших джерел, зокрема - з Інтернету. Робота створеної програми була перевірена на прикладах розпізнавання облич на зображеннях, що належать як одній людині, так і різним особам. Для розпізнавання були використані зображення осіб, отримані як авторами особисто, так і взяті з веб-простору. Результати розпізнавання і порівнянь зображень як різних осіб, так і однієї і тієї ж особи, дослідження впливу на їх результати наявності емоцій на обличчі та різних умов зйомки (різного фону, на якому зображена особа, відмінностей у кольоровій гамі зображень), а також розмірів використаних зображень показали надійність результату їх ідентифікації.
PDF-версія

Випуск 12, Сторінки: 39-48
ДОВГА АРИФМЕТИКА В EXCEL. III. РОЗВ’ЯЗУВАННЯ СЛАР ДЛЯ ТЕСТОВИХ ЗАДАЧ СКІНЧЕННО-ЕЛЕМЕНТНОГО МОДЕЛЮВАННЯ
В. Фурман, М. Хом’як, Я. Марко
Клас раціональних чисел та алгоритми точних обчислень з використанням довгих арифметичних операцій адаптовано для розв’язування систем лінійних алгебричних рівнянь. Реалізовано простий алгоритм виключення Гауса, що ілюструє типові обчислювальні процедури й затрати комп’ютерних ресурсів, особливо, часу розрахунків. Одним з практичних застосувань цього алгоритму є розв’язування тестових задач і верифікація програмного забезпечення, наприклад, для моделювання механіки твердих тіл методом скінченних елементів. Розглянуто приклади як розріджених матриць, так і заповнених симетричних матриць з раціональними коефіцієнтами, таких як погано-визначені матриці Гілберта (випадок жорстких систем рівнянь розмірністю до 200). Числові експерименти підтвердили очікувану аналітичну точність і надійність запропонованого програмного коду.
PDF-версія

Випуск 12, Сторінки: 49-54
РОЗРОБКА ВЕБ-АПЛІКАЦІЇ ДЛЯ ВІДСЛІДКОВУВАННЯ ВЛАСНИХ ФІНАНСІВ ТА КОНВЕРТАЦІЇ ВАЛЮТ
О. Бабич, В. Венгров
Розроблено веб-аплікації з використанням фреймворку Django для створення веб-сайтів. Програмна реалізація дозволяє створювати, редагувати та видаляти як гаманці, так і витрати, також реалізована можливість ділитись власними гаманцями з іншими користувачами та переглядати статистику транзакцій. У роботі використано сучасні засоби розробки веб-проектів, а саме Django Framework, jQuery, підключена база даних MySQL. Середовищем розробки було обрано PyCharm Community Edition, а серверна частина була написана на мові Python.
PDF-версія

Випуск 12, Сторінки: 55-63
МЕТОД ПОКРАЩЕННЯ КОСМОЗНІМКІВ З ВИКОРИСТАННЯМ ПРОСТОРОВИХ ОПТИЧНИХ МАСОК ТА ЧАСТОТНИХ ФІЛЬТРІВ
І. Половинко, А. Кашуба
У роботі запропоновано простий ефективний метод покращення якості космознімків, який базується на просторовій і частотній фільтрації зображень з використанням різноманітних фільтрів. Метод базується на теорії створення оптичних масок з використанням теореми згортки з наступним здійсненням частотної фільтрації. Роботу такого методу продемонстровано на прикладі гаусівського згладжуючого фільтру. Практична частина роботи реалізована із використанням мови програмування Python 3.7.4 у середовищі розробки Visual Studio 2017 Community Edition а також із використанням Jupyter Nonebook. Розроблено різноманітниы просторовы фільтри-маски а також створено гаусівські високо- та низькочастотні фільтри. Властивостями останніх можна керувати шляхом зміни пераметру ширини гаусівської кривої $sigma$. Реалізацію можливостей фільтрів продемонстровано на космознімку залишків оборонного монастиря Св. Василія Великого. Аналіз впливу фільтрів на зображення показав, що кожен з них здійснює певну дію. Для сприйняття за допомогою людського ока найбільш помітний вплив здійснюють низькочастотні згладжуючі фільтри. Це в першу чергу пов’язане із тим, що при такій фільтрації значення яскравості окремого пікселя замінюється середнім значенням у градаціях сірого при використанні відповідної маски. При цьому на зображенні зменшуються різкі переходи на рівні сірого. Оскільки усереднений шум проявляється у різких переходах, то слід очікувати що згладжування приведе до зменшення шумів. Однак краї, які завжди присутні на зображеннях, також характеризуються різкими переходами на рівнях сірого. Тому використання усереднюючих фільтрів дає небажаний ефект у розмитті країв. Усунути такий недолік дозволило використання гаусівських високочастотних і низькочастотних фільтрів, у яких можна змінювати ширину гаусівської кривої $sigma$. Зокрема було показано, що у випадку високочастотних фільтрів більш різко проявляються контури оборонних мурів ($sigma$ = 12). Натомість при використанні низькочастотних згладжуючих фільтрів краще проглядаються певні плавні просторові області. Так при ($sigma$ = 24) появляються залишки оборонних споруд ,які не проглядаються ні на оригіналі. Аналіз космознімків також показав, що на них також спостерігаються адитивні шуми, які на вдається усунути шляхом частотної або просторової фільтрації. Такі шуми , як правило виникають в процесі самої зйомки їч можна позбутись методами відновлення зображень. У роботі також представлена написана на мові Python 3.7.4 оригінальна програма, із використанням внутрішніх функцій ,яка дозволяє створювати просторові маски вищих порядків. Отримані результати можуть бути корисні при створенні елементів комп’ютерного зору.
PDF-версія

Випуск 12, Сторінки: 64-71
ПРОГНОЗУВАННЯ ВЛАСТИВОСТЕЙ ВУГЛЕЦЕВИХ МАТЕРІАЛІВ З ВИКОРИСТАННЯМ НЕЙРОННИХ МЕРЕЖ
Р. Лісовський, І. Поплавський, Б. Рачій, З. Любунь
В роботі розглянуто можливість використання багатошарових нейронних мереж для прогнозування властивостей нанопористих вуглецевих матеріалів
PDF-версія

Випуск 12, Сторінки: 72-81
ПОВЕДІНКА ПОКАЗНИКІВ ЛЯПУНОВА ДЛЯ НЕСПІВМІРНИХ НАДСТРУКТУР ПАРАМЕТРОМ ПОРЯДКУ В ЯКИХ ВИСТУПАЄ СПОНТАННА ДЕФОРМАЦІЯ
С. Свелеба, І. Катеринчук, І. Куньо, І. Карпа, Я. Шмигельський
Для сегнетоеластичних кристалів $mathrm{[N(CH_3)_4]_2CuCl_4}$, які володіють неспівмірною надструктурою були розраховані показники Ляпунова в широкому діапазоні параметрів, які визначають динаміку неспівмірної надструктури. Розрахунок показників Ляпунова був здійснений методом Адамса-Мултона в програмному середовищі Python з використанням бібліотеки JiTCODE. Встановлено, що для неспівмірної надструктури характерне позитивне значення одного показника Ляпунова, та від’ємне значення інших трьох показників. Оскільки третій показник набуває значення, яке значно перевищує суму всіх інших, то неспівмірна надструктура характеризується дивним атрактором з граничним циклом. Для неспівмірної надструктури яка описується двокомпонентним параметром порядку характерний спектр показників Ляпунова, який характеризується сталим додатнім значенням першого показника Ляпунова. Сильно вироджена аномальна поведінка третього і четвертого показників Ляпунова, засвідчують, що неспівмірній надструктурі притаманний як гіперхаос (що на думку авторів описує появу хаотичної фази), так і встановлення квазістабільного стану з появою довгоперіодичних співмірних фаз. Отримані Фур’є спектри неспівмірної надструктури засвідчують, що основний стан системи характеризується дивним атрактором з граничним циклом.
PDF-версія

Випуск 12, Сторінки: 82-91
ОСОБЛИВОСТІ ПОВЕДІНКИ ЛЯПУНОВСЬКИХ КОЕФІЦІЄНТІВ ВІД СИМЕТРІЇ ТЕРМОДИНАМІЧНОГО ПОТЕНЦІАЛУ ЯКИЙ ОПИСУЄТЬСЯ ІНВАРІАНТОМ ЛІФШИЦЯ
С. Свелеба, І. Катеринчук, І. Куньо, І. Карпа, Я. Шмигельський
В роботі досліджено вплив симетрії термодинамічного потенціалу (n) на характер поведінки коефіцієнтів Ляпунова. Розрахунок системи диференціальних рівнянь другого порядку здійснено багатокроковим методом BDF змінного порядку. Розрахунок ляпуновських коефіцієнтів виконано в програмному середовищі Python із використанням бібліотек Skipy, JiTCODE. Встановлено, що при значеннях n $geq$ 5 динаміка неспівмірної надструктури визначається просторовою зміною амплітуди параметра порядку (першим інтегралом руху неспівмірної надструктури). За значень n < 5 динаміка неспівмірної надструктури визначається просторовою зміною фази параметра порядку та її збуренням. Показано, що на динаміку надструктури не впливає сегнетоелектрична, чи сегнетоеластична природа неспівмірної надструктури.
PDF-версія

Випуск 12, Сторінки: 92-101
АНАЛІЗАТОР ЕЛЕКТРИЧНОГО ІМПЕДАНСУ СЕНСОРНИХ ПЕРЕТВОРЮВАЧІВ НА ОСНОВІ ПОРУВАТОГО КРЕМНІЮ
П. Парандій, Р. Яремик
На базі мікросхеми спеціалізованого інтегрального перетворювача спектрального складу імпедансу AD5933A (Analog Devices) реалізовано портативну вимірювально-обчислювальну систему для опрацювання інформаційних сигналів багатоелементної матриці сенсорних давачів на основі поруватого кремнію. Розроблена система спектроскопії електрохімічного імпедансу апробована для задач досліджень характеру зміни індивідуальних профілів імпедансних характеристик сенсорних елементів в процесі адсорбції молекул різних типів водневмісних газів. На основі отриманих експериментальних даних запропоновано метод побудови математичної моделі перетворювальних характеристик кожного сенсорного елемента. Метод базується на реєстрації в реальному масштабі часу імпедансних відкликів сенсорів на зовнішній вплив та ітераційному алгоритмі поліноміальної апроксимації масиву отриманих даних. Розроблено програмне забезпечення для 3D-візуалазації результатів вимірювання. Пропоновані підходи та отримані результати демонструють принципову можливість ідентифікації типів газів та обчислення їх концентрацій, і можуть бути основою побудови систем експресного детектування молекул CO, $mathrm{CO_2}$, $mathrm{H_2S}$, диму, спиртів, пропану та інших вуглеводнів в досліджуваних газових середовищах, а також для екологічного та медико-біологічного моніторингу.
PDF-версія

Випуск 12, Сторінки: 102-114
СТВОРЕННЯ МУЛЬТИСПЕКТРАЛЬНИХ РЕЄСТРУВАЛЬНИХ СЕРЕДОВИЩ ДЛЯ БАГАТОШАРОВОГО ФОТОЛЮМІНЕСЦЕНТНОГО ЗАПИСУ ІНФОРМАЦІЇ
Павло Анікін, Євген Беляк
Актуальність теми дослідження. Оптичний запис інформації шляхом формування мікрорельєфних інформаційних елементів вважається найбільш ефективним способом довготривалого зберігання даних. Постановка проблеми. Однак щільність запису оптичної інформації не відповідає вимогам сучасних цифрових систем запису, оскільки дифракційна межа значно знижує роздільну здатність оптичних систем. Аналіз останніх досліджень і публікацій. Наукові дослідження в області оптичного запису показують високий потенціал багатошарових фотолюмінесцентних середовищ. Об’ємний запис має значні переваги по відношенню до методів розробки субдифракційних оптичних систем у зв’язку з його технічної простотою. Виділення недосліджених частин загальної проблеми. Типовими проблемами багатошарового фотолюмінесцентного запису є низький показник сигнал-шум і низький рівень сигналу зчитування, що робить цей метод неприйнятним для довготривалого зберігання даних. Постановка задачі. У даній роботі був запропонований метод об’ємного оптичного запису інформації в багатошарових, оптично однорідних середовищах з фотолюмінесцентного інформаційними елементами, спектри фотолюмінесценції яких відрізняються від шару до шару. Виклад основного матеріалу. Для визначення оптимальних параметрів багатошарового фотолюмінесцентного зберігання з мультиспектральним реєструваульним середовищем була розроблена математична модель процесу фотолюмінесцентного багатошарового запису. Висновки відповідно до статті. Завдання пошуку оптимальних параметрів багатошарового фотолюмінесцентного сховища з мультиспектральним реєструвальним середовищем була зведена до задачі знаходження максимумів цільових функцій.
PDF-версія

Випуск 12, Сторінки: 115-127
МІКРОПРОЦЕСОРНИЙ ПРИСТРІЙ ВИЗНАЧЕННЯ НАПРЯМКУ НА ДЖЕРЕЛО ЗВУКУ ДЛЯ ПОКРАЩЕННЯ ТЕХНІЧНИХ ЗАСОБІВ ОЗБРОЄННЯ
В. Мітьков, Г. Клим, І. Васильчишин, І. Карбовник, І. Трач, Р. Дунець
Розглянуто проблему розроблення мікропроцесорних пристроїв для визначення напрямку на джерело звуку з підвищеною точністю. Проаналізовані основні розробки провідних закордонних та вітчизняних дослідників щодо аналогічних рішень. Спроектовано мікропроцесорний пристрій для визначення напрямку на джерело звуку з використанням сучасної елементної бази. Детально охарактеризовано структурну та функціональну схеми запропонованого пристрою. Ядром обрано 32-розрядний мікроконтролер STM32, який здійснює всі дії щодо реалізації алгоритмів опрацювання звуку проектованим пристроєм. Як вхідні сигнали використано електричні коливання в аналоговій формі на виходах трьох мікрофонів. Одержані сигнали підсилюються мікрофонними підсилювачами із програмно керованим коефіцієнтом передачі до номінального рівня роботи АЦП. Використання такого мікрофонного підсилювача звуку із програмно керованим рівнем підсилення дозволило гнучко реагувати на рівень звукового сигналу середовища і підтримувати на вході АЦП номінальний рівень вхідного сигналу. Такий підхід дозволив зменшити як рівень шумів (при малому рівні вхідного сигналу), так і рівень спотворень сигналу (при потужному сигналі). Розглянуто декілька варіантів алгоритмів обчислення напрямків на джерело звуку. Показано, що на першому етапі, алгоритм пошуку кореляції має можливість для кожного із каналів прийому звуків шукати співпадаючі дані із внесеною затримкою. При виявлені таких фрагментів даних буде обчислюватися взаємна затримка надходження звуку у кожному із кільцевих буферів. Після порівняння даних алгоритм зможе однозначно обчислити напрямок на джерело звуку. На другому етапі виділені сигнали перетворюються за допомогою алгоритму ШПФ в спектральне представлення, яке можна трактувати як масив даних, придатних для розпізнавання типу джерела звуку. На третьому етапі відбувається розпізнавання типу джерела звуку. Для цього масив спектральних відліків одержаного сигналу порівнюється із базою типів сигналів. Порівняння відбувається за допомогою алгоритму обчислення взаємної кореляції. Для перевірки працездатності пристрою проведено моделювання тракту мікрофонного підсилювача у середовищі Multisim, що свідчить про коректність вибраної елементної бази проектованого пристрою. Запропоновані моделі реалізовані у принциповій схемі проектованого пристрою наведення на джерело звуку. Розрахована надійність схеми та середній час напрацювання пристрою до відмови. Проведені розрахунки свідчать про надійність роботи пристрою упродовж заданого часу.
PDF-версія

Випуск 12, Сторінки: 128-132
МАГНІТОПРОВІД ДЛЯ МАГНЕТРОНУ МІЛІМЕТРОВОГО ДІАПАЗОНУ З ОСЬОВИМ КРІПЛЕННЯМ КАТОДУ
В. В. Завертанний, К. Ільєнко, Т. Яценко
Розроблено композиційний магнітопровід з постійних магнітів та полюсних наконечників з магнітомя’кого матеріалу для пакетованого магнетрону 8 мм діапазону, що працює в режимі просторової гармоніки. Це зменшує необхідне значення магнітної індукції до досяжних значень та дозволяє розробити магнітопровід на постійних магнітах, який має просту структуру, прийнятні масово-габаритні характеристики та помірну вартість.
PDF-версія

Випуск 12, Сторінки: 133-145
МОЖЛИВИЙ ФІЗИЧНИЙ МЕХАНІЗМ ФОРМУВАННЯ ЕКСПОНЕНЦІАЛЬНОГО КРАЮ ФУНДАМЕНТАЛЬНОГО ПОГЛИНАННЯ У НЕПРЯМОЗОННИХ НАПІВПРОВІДНИКАХ
В. Белюх, Б. Павлик, Г. Данилюк
На підставі спільного аналізу результатів оптичних досліджень шаруватих напівпровідників $mathrm{Tl_2S}$ і GaSe і розрахунків енергетичної зонної структури цих кристалів запропоновано фізичний механізм формування експоненціального краю фундаментального поглинання (КФП) у непрямозонних напівпровідниках. Результати моделювання показали хороше узгодження теоретичних спектрів оптичного поглинання, $alpha (homega)$, з експериментальними спектрами цих сполук. Чисельні значення зонних параметрів, визначені в процесі моделювання, цілком задовільно узгоджуються із значеннями цих величин, одержаних із розрахунків енергетичних зонних структур $mathrm{Tl_2S}$ і GaSe. Це дає підстави використовувати запропоновану модель як своєрідну методику визначення ширини забороненої зони у непрямозонних напівпровідниках у разі експоненціальної форми КФП. Висловлене припущення про можливу універсальність такого фізичного механізму формування КФП у непрямозонних напівпровідниках.
PDF-версія

Головна сторінка Пошук Правила оформлення статей English

© Львівський національний університет імені Івана Франка, 2011

Розробка програмного забезпечення та підтримка - лабораторія високопродуктивних обчислювальних систем