Математические и компьютерные науки
Logo
cover
Математические и компьютерные науки
DOI: 10.54546/NaturalSciRev.100803

Неинтегральная геометрия: дополнительный член fA как регуляризирующий вклад

В данной работе мы сначала описываем основные принципы неинтегральной геометрии. Неинтегральная геометрия — это новая область теории обобщенных функций (распределений), где исследованы эффекты нарушения симметрии меры интегрирования. В свою очередь, несимметричная мера интегрирования (неинвариантная мера) приводит к комплексной форме универсального, не зависящего от размерности, обратного оператора с дополнительными вкладами по сравнению с методами интегральной геометрии. Дополнительный член с комплексной мерой интегрирования служит для расширения, улучшающего процедуру реконструкции изображения. Затем мы доказываем, что этот дополнительный член f A в универсальных обратных преобразованиях Радона играет роль регуляризующего вклада. В частности, мы показываем, что благодаря наличию f A соответствующие комплексные сингулярности могут быть устранены в процессе реконструкции изображения.
И. В. Аникин
cover
Физика Математические и компьютерные науки
DOI: 10.54546/NaturalSciRev.100802

Мультивариантивный амплитудный анализ каскадных распадов частиц на основе фитирования методом ближайших соседей

Оценка правдоподобия методом ближайших соседей реализована в задаче мульвариативного амплитудного анализа каскадных распадов частиц. В этом подходе для описания экспериментальных данных используются Монте-Карло события с весами, зависящими от фитируемых параметров теоретической модели распадов. Каждое из взвешенных событий рассматривается как отдельных вклад в N-мерную функцию плотности вероятности в своей окрестности в пространстве параметров. При этом не требуется ни аналитической модели распадов, ни вычислительно затратной регенерации функции плотности вероятности на каждом шаге фита. Предлагаемый метод позволяет сохранить точную оценку эффектов реконструкции событий в детекторе, не требует больших вычислительных мощностей и может быть эффективно распараллелен для работы на многоядерных ЦПУ. Приведены общее описание настроек фита и демонстрационный пример амплитудного анализа распадов B-мезонов.
И. В. Елецких, А. О. Васюков
cover
Физика Математические и компьютерные науки 70-летие ОИЯИ
DOI: 10.54546/NaturalSciRev.200701

Многофункциональный информационно-вычислительный комплекс ОИЯИ

Многофункциональный информационно-вычислительный комплекс (МИВК) ЛИТ ОИЯИ является ключевым звеном сетевой и информационно-вычислительной инфраструктуры ОИЯИ. МИВК рассматривается как уникальная базовая установка ОИЯИ и играет определяющую роль в научных исследованиях, для проведения которых требуются современные вычислительные мощности и системы хранения. Уникальность МИВК обеспечивается сочетанием всех современных  информационных технологий от сетевой инфраструктуры с пропускной способностью от 2х100 Гбит/с до 4х100 Гбит/с, распределенной системой обработки и хранения данных, основанной на грид технологиях и облачных вычислениях, гиперконвергентной вычислительной инфраструктурой на жидкостном охлаждении для суперкомпьютерных приложений. Многофункциональность, высокая надежность и доступность в режиме 24х7x365, масштабируемость и высокая производительность, надежная система хранения данных, информационная безопасность и развитая программная среда являются основными требованиями, которым удовлетворяет МИВК. Надежность и доступность МИВК обеспечивается развитой системой высокоскоростных телекоммуникаций и современной локальной сетевой инфраструктурой, а также надежной инженерной инфраструктурой, обеспечивающей гарантированное энергообеспечение и холодоснабжение серверного оборудования. МИВК является основой для вычислительных экспериментов на ускорительном комплексе NICA. Эксперименты BM@N, MPD и SPD интенсивно используют все вычислительные компоненты и системы хранения данных МИВК. Являясь частью глобальной вычислительной сети LHC, МИВК выступает в качестве Tier1 сайта для эксперимента CMS на LHC и Tier2 сайта, обеспечивающего поддержку экспериментов на LHC и других крупномасштабных мировых экспериментов в области физики высоких энергий. Интегрированная облачная среда государств-членов ОИЯИ ориентирована на поддержку пользователей и экспериментов в России, Китае, США и др. (например, NICA, NOvA, Baikal-GVD, JUNO). Платформа HybriLIT с суперкомпьютером «Говорун» как основным ресурсом для суперкомпьютерных вычислений обеспечивает возможность как по разработке математических моделей и алгоритмов, так и для проведения ресурсоемких расчетов, в том числе на графических ускорителях, позволяющих развивать экосистему для задач ML/DL, анализа больших данных и квантовых вычислений на симуляторах.
А. И. Баландин, Н. А. Балашов, О. Ю. Дереновская, А. Г. Долбилов, А. П. Гавриш, А. О. Голунов, Н. И. Громова, А. В. Евланов, И. А. Кашунин, В. В. Кореньков, Н. А. Кутовский, В. В. Мицын, А. Н. Мойбенко, И. С. Пелеванюк, Д. В. Подгайный, О. И. Стрельцова, С. В. Шматов, Т. А. Стриж, В. В. Трофимов, А. С. Воронцов, Н. Н. Войтишин, М. И. Зуев
cover
Прикладные исследования Математические и компьютерные науки
DOI: 10.54546/NaturalSciRev.100201

Эффективный алгоритм обучения моделей для классификации болезней растений

Точная диагностика заболеваний и выбор корректной стратегии лечения позволяют не только сохранить, но и увеличить урожай. Современные методы глубокого обучения зарекомендовали себя как эффективное решение данной проблемы. Однако ограниченные объемы доступных данных и схожесть симптомов различных заболеваний снижают эффективность традиционных подходов, таких как перенос обучения. В данном исследовании использовался уникальный набор данных проекта DoctorP, включающий 46 классов заболеваний и 2615 изображений. DoctorP — это многофункциональная платформа для диагностики болезней растений, ориентированная как на сельскохозяйственные, так и на декоративные культуры. Платформа предоставляет различные интерфейсы, включая мобильные приложения для iOS и Android, Telegram-бота и API для интеграции с внешними сервисами. Пользователи системы отправляют фотографии больных растений, получая прогноз по заболеванию и рекомендации по лечению. DoctorP поддерживает широкий спектр моделей для классификации болезней растений. Ранее для создания моделей применялись MobileNet_v2 и функция минимизации потерь Triplet Loss. Однако значительное увеличение количества классов заболеваний потребовало проведения новых экспериментов с архитектурами и методами обучения. В текущем исследовании предлагается более эффективное решение, основанное на архитектуре ConvNeXt и функции минимизации потерь Large Margin Cosine Loss, для классификации 46 классов заболеваний растений в условиях ограниченного объема данных. Количество изображений в каждом классе варьируется от 30 до 130. Предложенная архитектура позволяет достигать точности в 88,35% и F1-score 0,9, что значительно превосходит как классические решения на базе переноса обучения, так и предыдущий подход на основе Triplet Loss. Улучшенный алгоритм обучения моделей уже внедрен в платформу DoctorP, значительно повышая точность и надежность диагностики заболеваний растений.
А. В. Ужинский