Настоящий тематический выпуск журнала «Электронные библиотеки» подготовлен выпускниками Высшей школы информационных технологий и информационных систем (ИТИС) Казанского (Приволжского) федерального университета (КФУ) совместно со своими научными руководителями.

В настоящее время ИТИС проводит ряд фундаментальных и прикладных исследований в области информационных технологий. Одним из ключевых проектов, выполняемым по Программе повышения конкурентоспособности КФУ и нацеленным на моделирование эмоциональных состояний млекопитающих с помощью вычислительных систем, является разработка нейробиологически инспирированной когнитивной архитектуры (NeuCogAr). Эта разработка вызывает интерес специалистов по вычислительной нейробиологии, интеллектуальной робототехнике, урбанистике, рекламе и маркетингу, психологии, социологии. Отметим также проекты ВШ ИТИС, связанные с моделированием таких чрезвычайных ситуаций, как распространение лесных пожаров и наводнений (см. статьи Л.З. Римовой и А.А. Гиниятова с соавторами). Работы А.А. Алексеева, Е.Ю. Майоровой, Ю.С. Сафандеевой и В.В. Пищулина с соавторами посвящены актуальным проблемам нейробиологического моделирования, в том числе, воссозданию правдоподобных нейробиологических структур, связанных с дофаминовой и норадреналиновой нейромодуляциями, автоматизации создания нейробиологических структур в фреймворке NEST, а также исследованию таких аспектов создания антропоморфного пользовательского интерфейса, как выявление психологического портрета респондента и генерация отношения к нему социальным агентом. Названные результаты в области нейробиологической инспирированности развивают новый подход к реализации искусственного интеллекта. Статья В.Д. Абрамова с соавторами посвящена еще одному направлению деятельности ИТИС, связанному с разработкой интеллектуальных обучающих систем и технологий: в не описана технология создания виртуальных биотехнологических лабораторий с обеспечением интерактивности учебного процесса.

Публикуемые материалы отражают круг актуальных проблем и задач, которые были представлены в 2016 году их разработчиками на международных конференциях Fierces on BICA, BICA, AMSTA, BioNanoScience и ряде других.

Составители тематического выпуска В.В. Кугуракова, М.О. Таланов

Опубликован: 22.07.2016

От составителя

Влада Владимировна Кугуракова, Максим Олегович Таланов
128
Аннотация: -

Виртуальные лаборатории как средство обучения биомедицинским технологиям

Виталий Денисович Абрамов, Влада Владимировна Кугуракова, Альберт Анатольевич Ризванов, Михаил Михайлович Абрамский, Надир Ринатович Манахов, Михаил Евгеньевич Евстафьев
129-148
Аннотация: Проведен анализ актуальных решений в области биотехнологических симуляций в виртуальной среде, на основании которого сформулирован ряд требований к механике, окружению, визуальной и технической частям реализации таких виртуальных лабораторий. Представлена конкретная реализация виртуальных лабораторий, которую можно применять студентам при изучении биомедицинских технологий. Предложенная методика разработки биотехнологических симуляций в виртуальной среде может быть успешно применена для разработки виртуальных лабораторий по всему спектру изучаемого материала.

Выявление психологического портрета на основе определения тональности сообщений для антропоморфного социального агента

Антон Анатольевич Алексеев, Влада Владимировна Кугуракова, Денис Сергеевич Иванов
149-165
Аннотация: Исследованы аспект выявления психологического портрета респондента и генерация отношения к нему социальным агентом на основе анализа тональности диалога. Рассмотрены принципы генерации отношения социального агента к респонденту и изменение его эмоционального настроя на протяжении общения. Реализация поставленной задачи осуществлена с помощью языка программирования Python и работы с реальными данными. Проведенный анализ алгоритмов классификации, основанных на подходах машинного обучения, подтвердил практическую значимость работы.

Реализация интерактивного приложения на полнокупольном экране

Руслан Дамирович Ахметшарипов, Влада Владимировна Кугуракова, Мурад Рустэмович Хафизов
166-179
Аннотация: Представлено интерактивное приложение для полнокупольного экрана с поддержкой нескольких пользователей. Рассмотрены решения для интерактивного взаимодействия с использованием носимых устройств или смартфонов.

Разработка симуляционного приложения для моделирования лесных пожаров с учётом погодных условий и формы ландшафта

Арслан Альфирович Гиниятов, Влада Владимировна Кугуракова, Ринат Султанович Якушев
180-192
Аннотация: Предсказание динамики распространения огня в лесном массиве – важная задача, требующая постоянного усовершенствования, доработки и тщательного анализа. Одним из лучших инструментов предсказания динамики возгорания является компьютерное моделирование. Цель работы – построить качественную наглядную и эффективную систему, позволяющую смоделировать возгорание в лесном массиве с учетом большого числа параметром, таких, как рельеф, ветер, влажность, рельеф лесного покрова, тип горючего материала и т. д. При разработке был использован модульный подход, позволяющий неограниченно дорабатывать и расширять программный продукт, а также адаптировать его под широкий класс природных катаклизмов, будь то наводнение, землетрясение и др.

Разработка системы эмоциональной оценки на основе обучения с подкреплением и нейробиологически инспирированных методов

Евгения Юрьевна Майорова, Максим Олегович Таланов, Роберт Лоу
193-215
Аннотация:

Объектом проведенного исследования является эмоциональная оценка искусственного интеллекта. В качестве системы реализации эмоциональной оценки выбрана система обучения с подкреплением. В результате симуляции построенной модели получены графики, показывающие активность структур мозга, участвующих в процессе их воздействия друг на друга. В ходе настройки системы удалось добиться четырех вспышек активности на таламусе вместо ожидаемых пяти.

Низкоуровневая реализация модели норадреналиновой подсистемы нейронной импульсной сети

Владислав Пищулин, Максим Олегович Таланов
216-237
Аннотация: Нор-адреналиновая подсистема играет важную роль в эмоциональной оценке и обратной связи так же, как и в принятии решений. Мы представляем программную систему для автоматической генерации кода на языке PyNEST, основываясь на высокоуровневом описании нейронных подсистем.

Разработка симуляционного приложения для моделирования разрушений от наводнений с многофакторным учётом

Ляйсан Зиннуровна Римова, Влада Владимировна Кугуракова, Ринат Султанович Якушев
238-250
Аннотация: Рассматриваются проблемы разработки приложения для моделирования разрушений от наводнений с учетом ландшафта, типов почв, поселенческих инфраструктур, коэффициентов износа плотин, заградительных построек в зоне затопления и других факторов. Разработаны методы оценки опасности наводнения и предложены подходы для моделирования ситуаций, ведущих к снижению потенциального ущерба.

Низкоуровневая реализация модели норадреналиновой подсистемы нейронной импульсной сети

Юлия Сергеевна Сафандеева, Максим Олегович Таланов
251-286
Аннотация: На основе модели «Куба эмоций» Лёвхейма [1] и нейронных сетей предложено воспроизвести базовые эмоциональные состояния, описанные Сильвеном Томкинсом [2]. Рассмотрено влияние на параметры вычислительной системы нейромодулятора норадреналина с учетом его роли и функции в головном мозге. Описаны реализация низкоуровневой модели норадреналиновой подсистемы и её моделирование во фреймворке «Nest Initiative».