Аннотация:

Рассмотрена проблема влияния глобальной блокировки интерпретатора на производительность многопоточных приложений в Python. Описана концепция субинтерпретаторов как одного из решений, позволяющих обходить ограничения GIL и обеспечивать эффективное параллельное выполнение кода. Проведен сравнительный анализ субинтерпретаторов с традиционными методами параллельных вычислений, такими как использование процессов и потоков. Результаты экспериментов показали, что субинтерпретаторы значительно повышают производительность в условиях высоких вычислительных нагрузок. Кроме того, исследованы возможности применения субинтерпретаторов в веб-разработках. Отмечены преимущества использования названного подхода для обработки запросов и управления ресурсами в современных веб-приложениях, что может значительно улучшить их масштабируемость и отклик. Новизна проведенного исследования заключается в глубоком анализе субинтерпретаторов в контексте конкретных сценариев использования, что ранее не получило достаточного освещения в научной литературе. Результаты работы подчеркивают необходимость дальнейшего изучения субинтерпретаторов как альтернативного подхода в Python и интерес к этому разработчиков и исследователей в области высокопроизводительных вычислений.

Аннотация:

Использование моделей Vision Transformer (ViT) в реальной медицинской практике, например в больницах или диагностических центрах, часто затруднено, потому что на рабочих компьютерах врачей обычно нет мощных графических процессоров (GPU), а имеющиеся вычислительные ресурсы ограничены. В настоящей работе рассмотрен полный путь практической реализации модели на этапе применения (pipeline инференса), направленный на снижение вычислительных затрат без существенной потери качества.

Предложенный подход объединяет несколько методов оптимизации.
Во-первых, использована дистилляция знаний (knowledge distillation) – метод обучения, при котором компактная модель копирует поведение более крупной и точной модели-учителя. Во-вторых, применено экспоненциальное скользящее среднее (Exponential Moving Average, EMA) весов, позволяющее стабилизировать обучение и повысить обобщающую способность модели.
В-третьих, исследована посттренировочная квантизация до целочисленного формата INT8 (post-training quantization, PTQ), направленная на уменьшение размера модели и ускорение инференса. Дополнительно рассмотрен упрощенный вариант квантизации совместно с обучением (QAT-lite), при котором эффекты квантизации частично учитываются во время дообучения модели.

Эксперименты проведены на датасете ISIC, содержащем дерматоскопические изображения кожных новообразований. Оценка качества моделей включает стандартные метрики классификации: точность (accuracy), макроусредненную F1-меру и площадь под ROC-кривой (ROC-AUC). Проанализированы характеристики производительности на центральном процессоре (CPU), включая задержку инференса, пропускную способность, потребление памяти и итоговый размер модели.

Полученные результаты показали, что посттренировочная INT8-квантизация позволяет сохранить качество, близкое к модели в формате FP32, при существенном снижении требований к памяти и вычислительным ресурсам. В то же время использование QAT-lite не демонстрирует устойчивых и воспроизводимых улучшений по сравнению с PTQ.

Аннотация:

Проблема прогнозирования досрочного отчисления студентов российских вузов является актуальной, поэтому требуется разработка новых инновационных подходов для её решения. Для решения данной проблемы возможна разработка предиктивных систем на основе использования данных о студентах, имеющихся в информационных системах вузов. В настоящей работе исследованы модели машинного обучения для прогнозирования досрочного отчисления студентов, обученные на основе данных о характеристиках и успеваемости студентов. Основная научная новизна работы заключается в использовании методов объяснимого ИИ для интерпретации и объяснения функционирования обученных моделей машинного обучения. Методы объяснимого искусственного интеллекта позволяют понять, какие из входных признаков (характеристик студента) оказывают наибольшее влияние на результаты прогнозов обученных моделей, а также могут помочь понять, почему модели принимают те или иные решения. Полученные результаты расширяют понимание влияния различных факторов на досрочное отчисление студентов.

Аннотация:

Дан сравнительный анализ методов представления трёхмерных объектов для выполнения булевых операций в реальном времени в среде игрового движка Unity. Рассмотрены четыре основных подхода: полигональное представление на основе конструктивной твердотельной геометрии (CSG), функции знакового расстояния (SDF), воксельные методы и CAD-системы с представлением границ (B-Rep) и NURBS-поверхностями.

Проведено экспериментальное исследование производительности полигональных алгоритмов булевых операций и SDF-функций на основе реализации ray marching. Выявлено, что полигональные методы характеризуются высокими начальными затратами на построение системы, но обеспечивают стабильную производительность при длительных операциях и сохранение результатов преобразований. SDF-функции демонстрируют высокую скорость выполнения операций и гибкость в создании сглаженных переходов между объектами, однако ограничены в применении для долговременных задач из-за особенностей вычислительной модели.

Определены области эффективного применения каждого подхода: полигональные методы рекомендуются для задач, требующих точного геометрического контроля и интеграции с традиционными графическими конвейерами, в то время как SDF-функции оптимальны для процедурной генерации, многослойного рендеринга материалов и создания динамических визуальных эффектов. Результаты исследования могут быть использованы при разработке интерактивных симуляторов, игровых приложений и систем виртуальной реальности.

Аннотация:

Статья нацелена на привлечение внимания к вопросам, возникающим в связи с проблемой оценки влияния программируемых решений на продуктивность программирования и производительность программ в процессе обучения программированию и улучшения программных приложений с сохранением их правильности. Проанализированы результаты некоторых экспериментов по этим вопросам. Рассматривается гипотеза, что функциональные модели могут быть полезны как метрическая шкала, позволяющая отделять особенности используемых языков и систем программирования от характеристик программ и запрограммированных решений. Описаны результаты небольшого демонстрационного эксперимента, направленного на исследование зависимости производительности программ от выбора компилятора и отдельно от представления программируемых решений на определённом языке программирования. Анализ полученных результатов позволяет наметить подход к созданию методики, позволяющей выяснять такие зависимости. При создании методики может быть учтён многолетний опыт оценки учебных и олимпиадных работ по программированию, проявивший ряд не вполне очевидных аспектов проблемы.

Аннотация: Рассмотрена реализация подсистемы мониторинга систем обработки информации на мобильных платформах и ее применение на беспилотных автомобилях. В условиях беспилотной эксплуатации автомобиля предъявляются наиболее жёсткие требования к надежности систем обработки информации, принятию решения о готовности этих систем к эксплуатации и обеспечению анализа их возможных сбоев. Представленная система мониторинга pLOG сочетает в себе функционал записи событий операционной системы устройств и измерений параметров систем в реальном времени, при этом запись производится как файлы, так и в базу данных временных рядов (TSDB). При этом каждый сервер в составе системы обработки информации на мобильных платформах дублирует запись обо всех событиях в системе.

Аннотация:

Представлена программно-аппаратная платформа, которая позволяет проводить химические синтезы в автоматическом режиме, включая приготовление реакционных смесей, их нагрев и перемешивание, а также отбор проб с разбавлением после синтеза и отправку на анализ методом высокоэффективной жидкостной хроматографии с последующей автоматической обработкой результатов. Для управления отдельными элементами роботизированной установки создана собственная библиотека ChemBot на языке Python, а для управления всей системой – клиентский веб-сервер; для просмотра состояния установки и хода выполнения синтезов разработан веб-интерфейс. Работа всей платформы по выполнению экспериментов протестирована при выполнении синтезов по альдольной конденсации, где варьировались соотношение реагентов, катализатор и его количество, температура и время синтеза. Написание собственного кода для контроля и управления всей системой стало важным шагом на пути интеграции роботизированной установки и искусственного интеллекта (ИИ), что в перспективе позволит осуществить переход к автономной лаборатории, когда предсказание целевой молекулы и ее синтеза, экспериментальное осуществление и анализ, а также, при необходимости, уточнение или изменение использованной модели будут осуществляться в автоматическом режиме, без вмешательства человека.

Аннотация:

Автоматизация параллельного программирования затрагивает различные этапы в разработке параллельной программы, начиная от профилирования исходной программы, ее преобразования и приведения к виду, допускающему эффективное распараллеливание, и заканчивая построением параллельной версии программы и ее последующей оптимизацией. Немалое значение имеет выбор целевой модели параллельного программирования, с одной стороны, позволяющей задействовать разнообразие существующих на данный момент аппаратных ресурсов, а с другой, упрощающей разработку автоматизированных средств и позволяющей пользователю изучить решения, принимаемые системой автоматизированного распараллеливания. Система SAPFOR (System FOR Automated Parallelization) объединяет различные подходы, направленные на автоматизацию программирования, и позволяет пользователю принимать активное участие в процесс распараллеливания программ. Кроме того, распараллеливание выполняется в модели DVMH, позволяющей разрабатывать эффективные параллельные программы для гетерогенных вычислительных кластеров.

В настоящей статье рассмотрен подход к автоматизированному распараллеливанию программ, реализованный в системе SAPFOR. Отдельное внимание уделено архитектуре системы и реализации подсистемы интерактивного взаимодействия с пользователем. Рассмотрено применение интерактивной оболочки в процессе распараллеливания и приведены результаты распараллеливания некоторых программ из набора NAS Parallel Benchmarks 3.3.1 c ручным распараллеливанием, выполненным с помощью OpenCL.

Аннотация:

Обобщен ранее разработанный конвейер обогащения новостных статей структурированными метаданными и представлена его обновленная конфигурация, в которой GPT-3 (Generative Pre-trained Transformer 3) – языковая модель от компании OpenAI – заменен на открытую модель Qwen-Coder. Новая версия, как и ранее, использует набор из 400 страниц, отобранных через Google News, и остается совместимой с Google Rich Results Test. Эксперименты показали, что качество, сопоставимое с GPT-3, достижимо при локальном запуске на типовом офисном настольном компьютере (CPU, без GPU). Установлено, что замена, указанная выше, снижает зависимость от платных облачных сервисов и обеспечивает более высокую производительность по сравнению с GPT-версией; дана оценка сходства результатов обогащения для Qwen-Coder относительно базовой реализации на GPT-3. Предложенные инструменты снижают порог внедрения семантической разметки и расширяют ее практическое применение, в том числе в цифровой журналистике.

Аннотация:

Рассмотрены вопросы анализа связи учебного расписания с успеваемостью студентов, а также определения сложности учебного курса. Выделены факторы, которые стоит отслеживать при подобном анализе. Предложены идеи применения этих данных в системах управления образовательным процессом.

Аннотация: Звуковая трехмерная анимация лица довольно тщательно изучена, но достижение реалистичного, похожего на человека исполнения еще не найдено. В статье рассмотрены различные подходы к созданию анимированных выражений лица, контролируемых речью. Комбинируя рассмотренные подходы как для анимации лица, так и для идентификации эмоций и создания выражений микро-мимики в одной системе, мы получаем решение, подходящее для таких задач, как игровое видео, аватары виртуальной реальности или любой другой сценарий, в которых текст говорящего и его речь не известны заранее.

Аннотация:

Представлен новый точный алгоритм MCE извлечения основного содержимого с новостных веб-сайтов. Предложенный алгоритм использует анализ структуры объектной модели документа (DOM) и метрики плотности контента
для идентификации и извлечения информационного ядра веб-страницы. Реализованный подход объединяет три ключевые особенности: максимальное количество прямых дочерних элементов с текстом, максимальное текстовое содержимое без дочерних элементов, содержащих текст, и ближайшее расположение
к средней глубине узла. Алгоритм продемонстрировал лучшую производительность по сравнению с существующими решениями, такими как Boilerpipe и Readability, достигая 99,96% точности, 99,69% полноты и 99,80% F1-меры на использованном комплексном наборе данных из 500 разнообразных веб-страниц. Языково-независимый дизайн делает алгоритм особенно эффективным для извлечения мультиязычного контента, включая языки со сложной структурой, такие, например, как арабский.

Аннотация:

Для определения наиболее эффективного подхода к решению задачи классификации эмоционального тона сообщения проведено обучение выбранных моделей нейронной сети на различных наборах обучающих данных. На основе такого показателя, как процентное соотношение правильно данных ответов на тестовом наборе данных, сравнены комбинации наборов обучающих данных и различных моделей, обученных на основе этих данных. Произведено обучение четырех моделей нейронной сети на трех различных наборах обучающих данных. В результате сравнения точности ответов каждой модели, обученной на разных обучающих данных, сделаны выводы о выборе модели нейронной сети, наиболее подходящей для решения поставленной задачи.

Аннотация:

Разработан инструмент, распознающий из видеопотока слова или отдельные буквы в режиме реального времени. Рассмотрены возможности и перспективы его применения в современном обществе. Приведены результаты экспериментов по проверке работоспособности этого инструмента на примере английских слов и латинских букв.

Аннотация: Система автоматизированного распараллеливания SAPFOR (System FOR Automated Parallelization) включает инструменты для анализа и преобразования программ, основной ее целью является снижение сложности распараллеливания программ. Система SAPFOR ориентирована на исследования многоязыковых вычислительных комплексов, разрабатываемых на языках программирования Фортран и Си. Для анализа программ в этой системе используется низкоуровневое их представление в виде LLVM IR, которое позволяет проводить различные оптимизации с целью повышения качества анализа программ. При этом оно теряет некоторые особенности программы, отражаемые ее представлением на языке высокого уровня. Одной из таких особенностей является многомерная структура используемых массивов. Анализ зависимостей по данным является одним из ключевых при исследовании возможности параллельного выполнения программ. При этом такой анализ относится к классу NP-трудных задач. Знание многомерной структуры массивов позволяет во многих случаях учесть структуру индексных выражений в обращениях к массивам и снизить сложность проводимого анализа. Кроме того, использование многомерных массивов позволяет повысить уровень параллелизма в программе за счет использования многомерных решеток процессоров и распараллеливания гнезд циклов, а не отдельных циклов в гнезде. Данная возможность естественным образом поддерживается в DVM-системе. В настоящей работе рассмотрен подход, применяемый в системе SAPFOR для восстановления формы многомерных массивов и обращений к ним по их линеаризованному представлению в LLVM IR. Предложенный подход был успешно протестирован на различных приложениях, включая тесты производительности из набора NAS Parallel Benchmarks.

Аннотация:

Представлены результаты экспериментального исследования эффективности использования сверхслучайных деревьев в моделях, основанных на градиентном бустинге, а также в новом ансамблевом методе, в котором лес генерируется, исходя из условия повышенной внутренней дивергенции. сследована эффективность сверхслучайных деревьев при использовании расширенных наборов признаков с включением новых признаков, вычисляемых как расстояния Идо набора описаний опорных объектов из обучающей выборки. Показано, что использование сверхслучайных деревьев в моделях градиентного бустинга и дивергентного леса позволяет улучшить обобщающую способность, а также, что к еще большему росту обобщающей способности приводит использование расширенных наборов признаков.

Аннотация:

Когнитивные способности охватывают все высшие интеллектуальные функции человека, в том числе устную и письменную речь. Использование эллипсисов связано с умением четко формулировать мысль, избегая избыточности её выражения. Тестирование умения использовать эллипсисы может быть основой, с одной стороны, для оценки самой когнитивной операции порождения эллипсисов в письменной речи и обнаружения нарушений этой операции. Это может послужить в медицине для раннего обнаружения деменции. С другой стороны, такое тестирование применимо для обучения речевым технологиям, в том числе на иностранных языках. С научной точки зрения, важно определить степень влияния обучения на выполнение заданий теста.

В статье описаны разработка компьютерной системы дистанционного online тестирования выполняемой человеком операции преобразования полного предложения в предложение с эллипсисом определенного типа, принципы оценки результатов тестирования испытуемых. Особенностью системы является создание нового типа заданий, связанных с обработкой естественного языка. Сложность разработки определяется необходимостью автоматизированного формирования банка пар предложений на естественном языке без эллипсисов и с эллипсисами, что влечет включение в систему средств синтаксического анализа текстов и алгоритмов автоматизированного формирования эллипсисов в предложениях и/или восстановления полного предложения из эллиптического. В заключении обсуждены перспективы развития и применения предлагаемой системы.

Аннотация:

В условиях цифровой трансформации организаций и роста объемов данных появляется запрос на более прозрачные и объяснимые подходы к оценке сотрудников. Цель проведенного исследования состояла в проектировании и верификации онтологической модели (OWL 2/SHACL), которая интегрирует когнитивные показатели и социологические характеристики работников в единое пространство знаний для поддержки HR (Human Resources)-процессов – процессор управления человеческими ресурсами. Научная новизна работы заключается в разработке единой семантической модели, связывающей данные когнитивных тестов, опросников, контекста труда и показателей результативности; в формулировании компетентностных вопросов, запускающих механизм вывода в графе знаний; и в разработке паттернов для прогнозирования дефицитов компетенций, выявления риска перегрузки/выгорания с контролем этики и недискриминации. Предлагаемый подход опирается на методологии инженерии онтологий – METHONTOLOGY и NeOn, концепции семантического веба и методы психометрики.

Аннотация:

Статья посвящена результатам анализа современных тенденций функционального программирования, рассматриваемого как метапарадигма решения проблем организации параллельных вычислений и многопоточных программ для многопроцессорных комплексов и распределённых систем. С учетом мультипарадигмальности параллельного программирования использован парадигмальный анализ языков и систем функционального программирования. Такой анализ позволяет снижать сложность решаемых задач методами декомпозиции программ на автономно развиваемые компоненты, оценивать их сходство и различия. Учёт парадигмальных особенностей необходим при прогнозировании хода процессов применения программ, а также при планировании их изучения и разработки. Есть основания рассчитывать, что функциональное программирование помогает повышать производительность программ. Показано разнообразие парадигмальных характеристик, присущих подготовке и отладке долгоживущих программ параллельных вычислений.

Аннотация:

Представлен подход к разработке интеллектуального сервиса мультимодального мониторинга области наблюдения с использованием больших нейросетевых моделей. Предлагаемое решение способно анализировать разнородные данные: видеопотоки, сигналы датчиков окружающей среды (температура, влажность и пр.) и журналы событий – для получения целостной картины происходящего. В качестве основных инструментов задействованы крупные языковые и визуальные модели (например, LLaMA, MiniCPM‑V и др.), развернутые локально с помощью платформы Ollama, что обеспечивает автономную и безопасную обработку информации без необходимости передачи данных на удаленные сервера. Разработан прототип системы, работающий в офлайн-режиме и способный выявлять критические ситуации, аномальные отклонения от нормы и контекстно значимые события в наблюдаемой зоне. Описана методика формирования тестовых сценариев и проведения качественной оценки работы модели по метрикам F1-мера, Precision, Recall. Результаты экспериментов подтвердили применимость мультимодальных моделей для решения задач мониторинга: прототип успешно распознает сложные паттерны поведения и демонстрирует потенциал больших моделей в построении адаптивных и масштабируемых систем наблюдения.

Аннотация: Рассмотрена модель распространения тепловых полей в многолетнемерзлых породах от различных инженерных объектов, функционирующих в Арктических районах. В предложенную модель включены наиболее существенные технические и климатические параметры, влияющие на формирование тепловых полей в приповерхностном слое грунта. Основной целью исследования является долгосрочное прогнозирование изменения динамики границы залегания вечной мерзлоты при эксплуатации кустовой площадки северного нефтегазового месторождения. Такой прогноз получается при моделировании сложной системы, состоящей из источников тепла (холода) и мерзлого грунта, растепление которого может приводить к потере его несущей способности и возможным техногенным и экологическим авариям. Например, источниками тепла могут выступать добывающие скважины, а источниками холода – сезоннодействующие охлаждающие устройства, которые используются для термостабилизации грунта. Для минимизации воздействия источников тепла на вечную мерзлоту использованы различные варианты теплоизоляции, а для сохранения первоначального температурного режима верхнего слоя грунта – отсыпки, состоящие из песка, бетона, пеноплекса или другого теплоизолирующего материала. Разработанный комплекс программ был использован при проектировании 12 северных нефтегазовых месторождений. Для решения описанной задачи в сложной трехмерной области требуются существенные вычислительные ресурсы. Время расчета одного варианта часто может превышать 10–20 часов машинного времени на суперЭВМ. Для ускорения проведения численных расчетов были использованы многоядерные процессоры. Приведены численные расчеты, которые иллюстрируют возможности разработанного комплекса программ для проведения долгосрочных прогнозов по определению изменения границ распространения зон вечной мерзлоты, а также показывают, что на многоядерных процессорах можно достичь ускорения, близкого к теоретическому.

Аннотация:

В поисках путей развития медицинского искусственного интеллекта показано, что предварительно обученный Vision Transformer с линейным классификатором может достигать высокой и конкурентоспособной производительности в классификации эндоскопических изображений. Представлен систематический послойный анализ, который выявляет источник наиболее важных признаков, оспаривая общепринятую эвристику использования только последнего слоя. Установлен отчетливый феномен «пика перед концом», когда поздне-промежуточный слой предлагает более обобщаемое представление для последующей медицинской задачи. На стандартных наборах данных Kvasir и HyperKvasir предложенный подход с малым количеством параметров не только получить достаточно высокую точность, но и значительно сокращает вычислительные затраты. Полученные работы могут быть рекомендованы в качестве практического руководства по эффективному использованию признаков общих базовых моделей в клинических условиях.

Аннотация: Использование определенных механизмов метапрограммирования при разработке программных библиотек на языке Java может негативно сказываться на времени сборки и работе конечного программного продукта, в котором они используются. Для того, чтобы нивелировать воздействие различных подходов, необходимо предложить комплексное решение, позволяющее регулировать их использование в зависимости от особенностей контекста, что, в свою очередь, требует проведения предварительного анализа. В данной статье рассмотрены существующие в языке Java механизмы метапрограммирования и представлены результаты сравнения влияния данных подходов на время сборки Android-приложений.

Аннотация:

Разработан инструмент, распознающий строки, слова и арабские символы с отсканированного изображения. Рассмотрены возможности и перспективы применения инструмента в исследовательской деятельности. Приведены результаты экспериментов по проверке работоспособности инструмента на примере старотатарских оцифрованных произведений.

Аннотация: Использование указателей и косвенной адресации в программе, а также сложная структура графа потока управления являются одними из основных препятствий при выполнении статического анализа программ. Обнаруженные в результате такого анализа свойства программы слишком консервативно описывают ее поведение и часто оказываются недостаточными для принятия решений о возможности ее параллельного выполнения. Использование динамического анализа программ позволяет расширить возможности средств автоматизации распараллеливания. В системе SAPFOR (System FOR Automated Parallelization) реализован инструмент динамического анализа, опирающийся на инструментацию программ в представлении LLVM, что позволяет исследовать программы на языках C и Fortran. Чтобы снизить накладные расходы на время выполнения инструментированной программы, сохранив при этом полноту проводимого анализа, используются возможности статического анализа, реализованного в SAPFOR. В процессе динамического анализа часть обращений к памяти, информация о которых была получена в процессе статического анализа, может быть проигнорирована. Разработанный инструмент был протестирован на тестах производительности из пакета NAS Parallel Benchmarks для языков C и Fortran. В процессе динамического анализа кроме традиционных видов зависимостей (flow, anit, output) также определяются переменные, зависимость по которым может быть устранена за счет приватизации или конвейерного выполнения циклов. Совместно с возможностями DVM и OpenMP это существенно облегчает, в том числе, и ручное распараллеливание, облегчая задание соответствующих директив компилятора.