Исследование влияния сверхмалых доз вещества (или излучения) на биологические системы является важной задачей. Многочисленные исследования в естест венных науках и особенно в физике и биофизике живых организмов привели к созданию модели действия сверхмалых доз, которая основана на специальной структуре воды в живых клетках (фрактальные кристаллы) и механизме передачи и преобразования энергии в цепочке биомолекул. В настоящее время наблюдать это влияние непосредственно в живом организме невозможно, но можно регистрировать происходящие в нем изменения используя данные различных измерений состояния организма. Большая часть таких данных представляет собой цифровые изображения, что делает возможным применение математических и компьютерных методов исследования. В работе описано применение математических методов для анализа изображений биомедицинских препаратов и получения численных характеристик изучаемого процесса. Описан метод исследования малых доз электромагнитного излучения, используемого в магнитотерапии. С. 19-27.
Investigation of effects of substance (or radiation) ultralow doses on biological systems is a problem of significant importance. Numerous researches in natural sciences, especially in physics and biophysics of living organism, resulted in making a model of ultralow doses effects. These effects are based on the special structure of water in living cell (fractal crystals) and the mechanism of energy transfer and transformation in biomolecule chains. As for now it is practically impossible to observe this effect in a living organism directly. But we can register changes in an organism states using data of blood analysis or thermal imager. Considering biological system as a complex dynamical system we assume that images of a process in an organism obtained in different instants of time are phase portraits of the process. This leads to application of mathematical and computer investigation methods to studying biological processes. In this paper we describe the application mathematical methods to analyze biomedical preparations images and obtain some numerical characteristics of the process under investigation. We also discuss a method of exploration of the influence of low doses of magnetic fields in magneto therapy devices on a human organism.
Ключевые слова: сверхмалые дозы, цифровые изображения, динамические системы, стационарные процессы, фрактальный анализ, математическая морфология, магнитотерапия.
Keywords: ultralow doses, digital images, dynamical systems, stationary process, fractal analysis, mathematical morphology, magneto therapy.
В статье рассматриваются основные подходы к решению задачи автоматизированной поддержки среды обитания человека, которую в современной литературе часто называют «умным домом». Предлагается подход, основанный на использовании информации о силе сигнала радио-маячков и показаний датчика сердцебиения. В статье описывается модельная среда обитания, обладающая указанными характеристиками: квартира с размещенными Bluetooth-маячками, обитатель которой снабжен датчиком сердцебиения и устройством, измеряющим силу сигнала от маячков. Была реализована программа, которая в процессе эксплуатации модельной среды собирает данные о силе сигнала маячков, показания датчика сердцебиения и предоставляет возможность показывать текущее состояние приборов, являющихся объектами автоматизации. На полученных данных с помощью известных методов машинного обучения удалось выделить некоторые зависимости между собираемыми входными данными и состояниями устройств. Таким образом, для описанной задачи реализована базовая модель системы автоматизированной поддержки среды обитания «умный дом» с оценкой точности предсказания предпочтительного состояния приборов. С. 15-29.
Basic approaches to the automated control of smart environment problem are considered. A new method of solution based on the information about the signal strength of wireless broadcasting devices (considered as beacons) and the heart rate sensor readings is introduced. The model environment is an apartment with Bluetooth beacons; the inhabitant has a heart rate sensor and a RSSI measuring device. An application collecting beacons RSSI and heart rate measurements during the inhabitant activity in the model environment has been implemented. The application provides the user interface to display current state of devices which are objects of automated control. By using machine learning methods the relation between the collected data and device states is obtained. Thus, an automated smart environment control model has been implemented. The estimation of the accuracy of prediction of the devices preferable state has been obtained.
Ключевые слова: умный дом, машинное обучение, распознавание шаблонов поведения, позиционирование в помещении
Keywords: smart environment, machine learning, activity recognition, indoor geofencing.
Широкое применение динамических систем привело к созданию достаточно большого числа различных методов их исследования, как аналитических, так и компьютерно-ориентированных. В данной работе мы рассмотрим ряд методов, основанных на идеях символической динамики, а также остановимся на применении динамических систем для решения задач идентификации и прогноза. Представление динамики системы с помощью ориентированного графа, построенного по системе и конечному разбиению фазового пространства, дает возможность сопоставить траекториям системы пути на графе. С помощью такого представления решаются задачи построения приближений к инвариантным множествам, спектру Морса и аппроксимации инвариантных мер. Применение динамических систем в задачах идентификации рассматривается на примерах вероятностных цепочек, позволяющих моделировать распределение различных социально-экономических ресурсов, и метода нелинейной динамики для восстановления аттрактора системы по временному ряду. С. 5-17.
Wide application of dynamical systems resulted in designing many various methods for investigations, both analytical and computer-oriented ones. In this paper we consider methods based on ideas of symbolic dynamics, and discuss the application of dynamical systems for solving identification and prognosis problems. The representation of the system dynamics by an oriented graph constructed in accordance with the system and a finite partition of the phase space gives a possibility to match trajectories paths on the graph. By this method one may construct approximation to invariant sets and invariant measures, and the Morse spectrum as well. Using dynamical systems in identification problems is considered on examples of probability chains for the modeling social and economic resource distribution, and the method of nonlinear dynamics for reconstruction of an attractor on a given time series.
Ключевые слова: динамические системы, символическая динамика, символический образ, спектр Морса, инвариантные меры, стационарный поток на графе, метод Такенса, вероятностные цепочки.
Keywords: dynamical systems, symbolic dynamics, symbolic image, Morse spectrum, invariant measures, stationary flow on a graph, Takens method, probability chains.
Рассматривается применимость метода модифицированной фрактальной сигнатуры к классификации изображений из двух различных предметных областей. Метод состоит в вычислении размерности Минковского для фрактальной поверхности, которая представляет собой график функции, построенный над заданным изображением по значениям интенсивности пикселей. Известно, что для непустых ограниченных множеств в евклидовом пространстве размерность Минковского совпадает с емкостной размерностью, но в отличие от последней вычисляется более эффективно. Приведенные примеры показывают, что метод позволяет достаточно надежно распознавать изображения рассматриваемых классов.
The applicability of the method of modified fractal signature to classify images of two different application domains is considered. The method is based on the calculation of the Minkovsky dimension for a fractal surface that is the graph of the gray-level function of the image. It is well known that for nonempty bounded sets in Euclidean space the Minkovsky dimension coincides with the capacity one, but it can be calculated more effectively. The given examples show that the method allows us to obtain reliable results for classes of images under consideration.
Ключевые слова: фрактальная размерность, размерность Минковского, емкостная размерность, анализ и классификация изображений.
Keywords: fractal dimension, Minkovski dimension, capacity dimension, image analysis and classification.
Статья посвящена средствам формализации задач искусственного интеллекта и поиску их решения.
Важная особенность задач ИИ - отсутствие (незнание) простого и эффективного алгоритма решения.
Обычно в таких задачах возникает проблема выбора направления решения из многих вариантов в условиях неопределенности.