bluuebunny/crossref_metadata_2025_split huggingface dataset:
КЛАСИФІКАЦІЯ УРАЖЕНЬ ШКІРИ НА ОСНОВІ ЗГОРТКОВИХ НЕЙРОННИХ МЕРЕЖ
Authors: Климчук М.І. , Сердаковський В.С. 
Published: December 2022

Реферат – Проблематика. Незважаючи на таку величезну кількість сучасних винаходів в області медицини та інформаційних технологій, боротьба з таким захворюванням як рак, все ще продовжується. Найпоширенішим видом раку залишається рак шкіри. Хоча рівень захворюваності на меланому становить лише близько одного відсотка випадку раку шкіри, але дана форма являється найбільш небезпечною, і може призвести до летальних наслідків. Завдяки численним дослідженням, які були проведені за останній час, лікарі запевняють, що при виявлені ознак захворювання меланоми на ранніх стадіях у 90% випадків призводить до позитивних результатів.
Тому на сьогодні, задача ранньої діагностики раку шкіри є досить актуальною. Традиційно лікарі дерматологи застосовують мікроскоп, та взяття біопсії у пацієнтів, для того щоб проаналізувати стан родимки. Однак, такий процес діагностики є досить непростим та потребує висококваліфікованих спеціалістів. Тому, постає задача полегшити процес діагностики, та підвищити точність її результатів. Для цього, широко застосовуються методи штучного інтелекту, а саме: проводять діагностику медичних зображень шкіри на наявність меланоми, застосовуючи глибинне навчання.
Мета. Метою роботи є побудова моделей, та аналіз отриманих експериментів.
Методика реалізації. Відповідно до поставленої мети, було побудовано згорткові нейронні мережі: з використанням методики трансферного навчання.
Для навчання моделі, було використано 33 126 унікальних доброякісних та злоякісних дерматоскопічних зображень шкіри. Даний набір даних було створено Міжнародною колаборацією з візуалізації шкіри (ISIC), зображення були взяті з наступних джерел: Університет Квінсленда, Віденський медичний університет, Медична школа Афінського університету, клінічна лікарня Барселони, Меморіальний онкологічний центр Слоуна Кеттерінга та Австралійський інститут меланоми [9].
Результати дослідження. Загальна вибірка була розбита у співвідношенні 80% на навчання, 10% на тест та 10% на валідацію. Для дослідження були використані такі архітектури згорткових нейронних мереж: Xception, ResNet50, ResNet101, InceptionV3, VGG16. Були отримані результати експериментів, які показали, що Модель Xception на тестовій вибірці має такі значення: AUC та Precision 86%, Recall: 96%, F1-score:.88%. Модель InceptionV3 на тестовій вибірці має такі значення: AUC: 88%, Precision 84%, Recall: 96%, F1-score: 87%. Модель ResNet50 на тестовій вибірці має такі значення: AUC: 87% та Precision 82%, Recall: 91%, F1-score:.86% Модель ResNet101 на тестовій вибірці має такі значення: AUC: 77% та Precision 72%, Recall: 76%, F1-score:.73% Модель VGG16 на тестовій вибірці має такі значення: AUC: 83% та Precision 71%, Recall: 74%, F1-score:.72%.
Висновки. В результаті були побудовані досить якісні моделі класифікації, які можна застосовувати у програмних застосунках по діагностиці стану шкіри.
Ключові слова – Машинне навчання, згорткові нейронні мережі, меланома, рак шкіри, діагностика.
ВИЗНАЧЕННЯ ЖИТТЄЗДАТНОСТІ ТКАНИНИ ВИМІРЮВАННЯМ ЕЛЕКТРИЧНИХ ПАРАМЕТРІВ. ТЕОРЕТИЧНЕ ДОСЛІДЖЕННЯ
Authors: Сніцар Є.В. , Худецький І.Ю. 
Published: December 2022

Широке застосування хірургічної апаратури заснованої на взаємодії різноманітних фізичних факторів та живих тканин є сучасним стандартом проведення оперативних втручань. У більшості випадків хірургічні втручання здійснюються у зв’язку з виникненням тієї чи іншої патології. Це можуть бути травми, поранення чи захворювання. Ці патологічні процеси можуть виникнути у людей різного віку на фоні тих чи інших супутніх захворювань, які суттєво впливають на біофізичні характеристики тканин і які необхідно враховувати при виборі хірургічних технологій, що можуть бути застосовані у конкретного пацієнта. Для якісного лікування патологічно змінених тканин потрібна об‘єктивна інформація про стан біологічної тканини до лікування та в процесі електротермічного впливу на неї. вибір оптимальних режимів температурного впливу відіграє ключову роль в ефективності та безпечності проведеної процедури. сучасний підхід базується на натурному методі аналізу, тобто вибір характеристик термічного впливу здійснюється на основі даних лабораторних експериментів, такий підхід не є оптимальним, як альтернативу пропонується розробити математичну модель тепломасопереносу системи конвекційно-інфрачервоний потік-живі м'які тканини. Це дозволило би ввести зворотній автоматичний зв‘язок для регулювання процесу. Ця стаття має на меті провести аналіз проблеми ефективної оперативної допомоги пацієнтам з патологічно зміненими тканинами з застосуванням новітньої електротермохірургічної апаратури, інструментів і технологій
ТЕПЛОВІЗІЙНИЙ МЕТОД КОНТРОЛЮ ТЕМПЕРАТУРИ МОЗКУ І СЕРЦЯ
Authors: Данілова В.А. , Максименко В.Б. , Шликов В.В. 
Published: December 2022

У статті пропонується вирішення існуючої проблеми точного вимірювання температури серця і мозку пацієнта, зроблено порівняльний аналіз, який показує переваги тепловізійного методу та застосування термографії під час операцій на відкритому серці. Виконано дослідження термоаномальних зон на поверхні об'єктів, яке дає чітку картину про розподіл внутрішньої температури та рівні мікроциркуляції в міокарді та судинах.
Метою досліджень є застосування методу безконтактного контролю температури серця в умовах штучного кровообігу, що дає змогу виявити взаємозв'язок між електромеханічними характеристиками мозку і міокарда, визначити місце розташування функціональних змін у судинах мозку та міокарда.
Результати дослідження. Дистанційний контроль температури серця дає змогу контролювати рівномірність температурного захисту, визначити рівень охолодження у різних температурних зонах, значно підвищити безпеку контрольованого припинення кровообігу у життєво важливих органах. Точний контроль температури охолодження та зігрівання тканин мозку та серця дає змогу мінімізувати час проведення кровообігу і забезпечити максимальний захист міокарда під час операції.
Висновки. Запропонований метод дослідження термограм мозку та відкритого серця у пацієнтів із захворюваннями серцево-судинної системи дає змогу здійснювати безконтактний контроль температури мозку та серця. Порівняльний аналіз розподілу температури дозволив виявити значні кореляції між біоелектричною активністю головного мозку та термографічною картиною відповідних проекцій судин головного мозку у кардіохірургічних хворих.
Ключові слова: термографія, температура, штучний кровообіг, серце
ВИЗНАЧЕННЯ РОЗПОДІЛУ ВАГИ ТІЛА ПАЦІЄНТА НА СТОПИ В ДИНАМІЦІ. ТЕОРЕТИЧНЕ ДОСЛІДЖЕННЯ
Authors: Мельник Г.В. , Худецький І.Ю. 
Published: December 2022

В останні роки кількість захворювань, травм і патологій опорно-рухового апарату неухильно зростає, що істотно впливає на якість життя. Аналіз ходи людини є предметом багатьох наукових досліджень та інструментом для кількісної оцінки порушень ходи, що забезпечує функціональну діагностику, оцінку тяжкості травми, моніторинг та прогнозування прогресу реабілітації пацієнта. Різноманітні захворювання та травми опорних органів часто супроводжуються серйозними функціональними порушеннями опорно-рухового апарату, зниженням м’язової сили та тонусу, втратою здатності до нормальних рухів, що в кінцевому підсумку призводить до втрати працездатності та подальшої інвалідності. Для об’єктивної оцінки впливу розподілу навантаження на локомоцію необхідний клінічний аналіз руху та постурологічне дослідження (дослідження положення тіла). У сучасній біомедичній інженерії досить перспективним напрямком є клінічний аналіз рухової активності – дослідження різних патологій ходи та основної стійки за допомогою методів біомеханіки. Методологія правильного проведення клінічного аналізу та його інтерпретація мають першочергове значення при дослідженні ходи пацієнта. Ця стаття має на меті оглянути періоди та фази ходи та на основі виокремленої інформації провести теоретичне дослідження для написання методики визначення якості ходи. У статті також описаний принцип роботи та побудови системи для дослідження якості ходи.
Ключові слова: розподіл ваги на стопи, постурологічне дослідження, розподіл ваги в динаміці, клінічний аналіз ходи, періоди ходи, фази ходи, методика визначення якості ходи, середній імпульс під час ходи
Numerical analysis of the thermal-elastic-plastic state of electrical contact gasket made from dispersion-reinforced composite materials using the fusioned deposition modeling method
Authors: Solovei Vladyslav 
Published: December 2022

The article presents the results of a theoretical study on determining the suitability of using electrical contact gaskets (ECG) in industrial conditions (Castner direct graphitization furnaces), made of coke-pitch composite using additive technologies based on the Fused Deposition Modeling (FDM) method.
Numerical analysis of the physical state of ECG under the conditions of industrial application was performed on the basis of the mathematical statement of the thermo-elastic-plasticity problem and the algorithm of implicit inverse mapping of its solution based on the finite element method in the Mathcad programming environment. To construct the geometry and tetraid mesh of the ECG model, a freely open program code was used - the Gmsh CAD system for grid generation, and for the visualization of the results of physical field calculations, the free open program code ParaView was used.
The study of the thermo-elastic-plastic state of ECG under the conditions of the graphitization process in Castner furnaces was carried out in the temperature range up to 900 °С, at which the thermoplastic properties of the material are manifested. At the same time, such physical fields of ECG were analyzed as temperature distribution, resulting displacements, equivalent elastic stresses according to Mises, equivalent total, elastic and plastic deformations according to Mises, and the volume fraction of ECG material in a plastic state, depending on the temperature level and radial gradient temperatures (radial temperature difference) of electrical contact gaskets.
Numerical simulation of the thermo-elastic-plastic state of the ECG was carried out under the conditions of force loading by external pressure on the lateral surface of the gasket of 2.5 MPa and different values ​​of the radial temperature difference in the range of 15–90 °C in the temperature range up to 900 °C. It was established that: at the stages of formation of semi-coke and coke in the material of the coke-pitch composite ECG under the thermomechanical conditions of operation of the Kastner furnace, a margin of strength of not less than unity was obtained; with the subsequent increase in the temperature level in the Castner furnace to 3000 °C and above, the raw material of ECG, as a result of thermal destruction, has already turned into coke and, therefore, its mechanical properties have become close to the mechanical properties of electrode blanks in columns that are subjected to graphitization. This gives reason to assert that the ECGs will not be mechanically destroyed during the entire graphitization campaign of the Castner furnace.
On the basis of the analysis of the results of numerical simulation, the possibility of using ECGs made from dispersion-reinforced composite materials (coke-pitch mixtures) by the FDM method in the technology of graphitizing electrode products according to the Сastner method is substantiated.
The dependence of the efficiency of the ion exchange of manganese ions from water on the type and form of the ionite and its hardness
Authors: Gomelya Mykola , Trus Inna , Tverdokhlib Mariia , Kamaiev Viktor 
Published: December 2022

Drinking water must comply physical, chemical, bacteriological and radiochemical guidelines therefore its quality should be continuously monitored before being introduced into the distribution system. Water used for human consumption may come from various sources: groundwater, spring water; water from rivers, streams, lakes, among other. A large part of the population of Ukraine uses drinking water that does not meet hygienic requirements according to various indicators. Manganese compounds are quite often present in natural waters. Their quantitative content can vary in a wide range, depending on the region, it can be 0,5-10 mg/dm3. It is worth noting that with a high content of manganese compounds in water, their removal is a rather difficult task. Removal of manganese compounds from water can be implemented using the ion exchange method, which consists of filtering water through loading in salt or acidic form. At the same time, softening and desalination of water can occur simultaneously. Therefore, the ion exchange method should be used for comprehensive water purification, softening, and removal of manganese compounds.
The article presents the results of obtained during the extraction of manganese ions from distilled and tap water using the strongly acidic cationite KU-2-8 and the weakly acidic cationite Dowex MAC-3. Cationites were used in Na+ and Ca2+ form. The concentration of manganese ions (Mn2+) was varied from 5 to 500 mg/dm3. It was shown that the sorption capacity of the cationite KU-2-8 depended on the concentration of manganese ions, the form of the ionite, the presence of hardness ions in water and was little dependent on the pH of the medium. The sorption capacity of the weakly acidic cationite increased with the increase in the concentration of manganese ions and with the increase in the pH of the medium, which changed with the change in the concentration of magnesium sulfate in distilled water. Sorption of manganese ions from tap water decreases for strongly acidic and weakly acidic cations, compared to solutions in distilled water, which is associated with competitive sorption of hardness ions. This is especially noticeable when using ionites in Ca2+ form in solutions in tap water. The use of ionites in Ca2+ form reduces their sorption capacity for Mn2+ and in distilled water to a certain extent. But this effect is smaller compared to tap water. The Thomas model was used in the work to estimate the full exchange capacity of weakly acidic cationite at low concentrations of MnSO4 solution in distilled water.
МЕТОДИ ПІДВИЩЕННЯ ЕФЕКТИВНОСТІ МАСШТАБОВАНИХ СИСТЕМ: ОГЛЯД
Authors: Гончаренко Олександр , Луцький Георгій 
Published: December 2022

В статті розглянута проблема неефективності сучасних систем та горизонтального масштабування як методу збільшення продуктивності. Висвітлено основні проблеми, що складають собою згадану проблематику – обмеження паралелізму, невідповідність між задачею та системою, складнощі програмування та питання балансу між витратами та продуктивністю. Запропоновано класифікацію для можливих рішень, за якою їх було поділено на архітектурні та мережеві, та проведено огляд можливих рішень. В рамках архітектурного класу оглянуто такі підходи як квантові обчислення та парадигма dataflow, докладно проаналізовано найбільш перспективні підходи в їх межах.
Порівняльний аналіз показує, що за своєю природою dataflow та квантові процесори не протирічать одне одному, більш того – доповнюють в контексті проблематики. Так, спеціалізовані квантові обчислювачі D-Wave, на противагу універсальним квантовим процесорам, надають великі обчислювальні потужності за відносно скромною ціною, в той час як dataflow рішення, представлене, переважно, процесорами Maxeler, є універсальними і ефективними, проте поступаються квантовим системам в ряді задач.
Обидва типи процесорів при цьому потребують певної мережі для зв’язку, що робить питання топології актуальним. На мережевому рівні розглянуто 2 топології – Fat Tree та Dragonfly, та виділено їх основні властивості. Аналіз показав, що в контексті проблематики Dragonfly є трошки кращою завдяки децентралізації та меншому діаметру, проте обидва рішення забезпечують гарні топологічні характеристики та підтримку основних сучасних технологій маршрутизації.
У висновках зазначено основні аспекти постановки проблеми та огляду, розглянуто подальші перспективи та можливі методи. В першу чергу, багатообіцяючою ідеєю є поєднання в одній системі квантових та неквантових рішень. Такий підхід дозволяє суттєво прискорити певні обчислення, при цьому забезпечуючи універсальність системи. Проте більш загальним питанням є взаємоінтеграція рішень як така. Проблема ефективності має багато часткових рішень, проте не всі вони є поєднуваними, тож, розробка комплексних методів на основі вже відомих є ключовою перспективою предметної області.
ОРГАНІЗАЦІЯ ШВИДКОГО ЕКСПОНЕНЦІЮВАННЯ НА ПОЛЯХ ГАЛУА ДЛЯ СИСТЕМ КРИПТОГРАФІЧНОГО ЗАХИСТУ ДАНИХ
Authors: Абдель Жалиль Аль-Мрият Гассан , Марковський Олександр , Ступак Альона 
Published: December 2022

Об'єктом викладених в статті досліджень, є процеси обчислення експоненти на кінцевих полях Галуа при реалізації криптографічних механізмів захисту інформації з відкритим ключем.
Мета цих досліджень полягає в прискоренні виконання операції експоненціювання на полях Галуа, яка є базовою для реалізації широкого кола криптографічних протоколів захисту даних за рахунок використання передобчислень, які залежать тільки від утворюючого поліному поля Галуа.
Для досягнення поставленої мети використана особливість виконання експоненціювання на полях Галуа в криптографії з відкритим ключем – сталість утворюючого поліному поля Галуа, який є частиною відкритого ключа. Це дозволяє виділити обчислення, що залежать лише від утворюючого поліному і виконати їх лише один раз зі збереженням результатів в таблицях передобчислень. Використання передобчислень дозволяє не тільки зменшити обчислювальну складність операції експоненціювання на полях Галуа, але й ефективно застосовувати для прискорення суміщення обробки декількох розрядів.
На основі цього в статті запропоновано організацію прискореного виконання базової операції широкого кола криптографічних алгоритмів з відкритим ключем – експоненціювання на кінцевих полях Галуа GF(2n). Прискорення обчислювальної реалізації цієї операції досягається за рахунок організації обробки відразу декількох розрядів коду при піднесенні до квадрату на полях Галуа. Ця організація базується на використанні властивостей поліноміального квадрату, груповій редукції Монтгомері та широкому використанні передобчислень. Детально розроблені процедури виконання базових операцій експоненціювання на полях Галуа, робота яких ілюстрована числовими прикладами. Теоретично та експериментально доведено, що запропонована організація дозволяє прискорити обчислювальну організацію цієї важливої для криптографічних застосувань операції в 2.4 раз.
Ключові слова: мультиплікативні операції на полях Галуа, криптографічні алгоритми, що базуються алгебрі полів Галуа, експоненціювання на полях Галуа, редукція Монтгомері.
МОДЕЛЮВАННЯ РУХУ РІДИНИ В ЗАКРИТИХ ПОВЕРХНЯХ ЗА ДОПОМОГОЮ РЕШІТЧАСТОЇ МОДЕЛІ БОЛЬЦМАНА
Authors: Кузьмич Валентин , Новаторський Михайло 
Published: December 2022

Відновлювальні операції на травному тракті людини можуть викликати негативні наслідки. Ці ефекти проявились у появі небажаних деформацій, так званих «сліпих мішків», які виникли внаслідок утворення зон високого тиску після зміни геометрії порожнини травного тракту під час реконструктивної операції. З цієї причини розробка математичної моделі руху рідин в закритих поверхнях в останні роки стала необхідною.
Існує багато підходів для розв’язування таких задач. Більшість традиційних підходів потребує значних затрат часу та обчислювальних ресурсів для їх реалізації. Так, при застосування аналітичних методів існують можливі розв’язки тільки за певних умов. Тому виникає необхідність використання ефективних чисельних методів, одним з яких є решітчаста модель Больцмана. Метою даної роботи є дослідження гідродинамічних процесів у замкнутих поверхнях за допомогою решітчастої моделі Больцмана.
Існує значна кількість публікацій присвячених моделюванню руху рідин в закритих поверхнях. Але аналіз публікацій показав, що використання решітчастої моделі Больцмана в таких задачах не є детально дослідженим.
Сформульована постановка задачі у вигляді чисельного рішення рівняння Больцмана. Запропоновано розв’язувати таку задачу шляхом використання решітчастої моделі Больцмана.
Результати теоретичних досліджень та експериментів показили практична доцільність використання запропонованого підходу до моделювання руху рідин в закритих поверхнях. Відмічено, що запропонований підхід має перспективи до подальшого дослідження та розвитку.
Ключові слова: решітчаста модель Больцмана, гідродинаміка
ОРГАНІЗАЦІЯ ЗАХИЩЕНОЇ ФІЛЬТРАЦІЇ ЗОБРАЖЕНЬ В ХМАРАХ
Authors: Міратаеї Аліреза , Русанова Ольга , Трибунська Кароліна , Марковський Олександр 
Published: December 2022

Об’єктом дослідження є процеси гомоморфного шифрування зображень для їх захищеної середньоарифметичної фільтрації в хмарах.
Метою роботи є підвищення ефективності захищеної обробки зображень в хмарах, зокрема їх середньоарифметичної фільтрації на віддалених комп’ютерних системах за рахунок підвищення рівня захищеності.
В статті запропоновано підхід до використання хмарних технологій для прискорення фільтрації потоків зображень при забезпеченні їх захисту під час обробки на віддалених комп’ютерних системах. Гомоморфне шифрування зображень при їх віддаленій фільтрації пропонується здійснювати шляхом перемішування рядків матриць пікселів.
Вказаний підхід конкретизовано у вигляді методу гомоморфного шифрування зображень для захисту від їх незаконної реконструкції під час середньоарифметичної фільтрації на віддалених комп’ютерних системах який відрізняється тим, що в якості основного елементу захисту застосовано перемішування рядків матриці пікселів зображень. Порядок перемішування може обратися випадковим чином і виконує функції секретного ключа гомоморфного шифрування зображень. В рамках розробленого методу визначено процедури часткової середньоарифметичної фільтрації, яка здійснюється на віддалених системах, а також процедури фінальної стадії фільтрації, яка виконується на термінальній платформі, яка здійснює обробку та аналіз реального зображення. Розроблений метод захищеної фільтрації на основі перемішування рядків матриці пікселів дозволяє, за рахунок використання віддалених обчислювальних потужностей, прискорити цю операцію на 1-2 порядки, що практично збігається з аналогічними показником найбільш швидкодіючого варіанту захисту зображень на основі адитивного маскування.
Основна перевага розробленого методу полягає в значно більш більш високому рівні захищеності від спроб, з використанням статистичного аналізу, отримати незаконний доступ до зображень під час їх обробки на непідконтрольних користувачу віддалених комп’ютерних системах.
Запропонований метод може бути використаний для прискорення обробки та аналізу зображень термінальними пристроями комп’ютерних систем віддаленого моніторингу стану об’єктів реального світу і управління ними.
Ключові слова: середньоарифметична фільтрація, обробка зображень, гомоморфне шифрування, захищена обробка даних в хмарах.
Расчет амплитудной характеристики усилительной ступени, работающей в режиме с отсечкой коллекторного тока
Authors: Титов А. А. 
Published: December 2022

Для исследования влияния выбора начального смещения усилительной ступени с отсечкой коллекторного тока на линейность ее амплитудной характеристики предлагается использовать точность полиномиальной модели передаточной характеристики и возможность неограниченного расширения области аппроксимации пороговой модели. Приведены результаты теоретических и экпериментальных исследований.
Двенадцатиполюсный анализатор микроволновых цепей на основе дискретного преобразования Фурье ответвляемых сигналов и метод его калибровки
Authors: Гимпилевич Ю. Б. , Бандышев Р. С. 
Published: December 2022

Проведен анализ предложенного метода измерения комплексных параметров микроволновых узлов, основанного на обработке сигналов, поступающих в измерительные плечи двенадцатиполюсника, с помощью дискретного преобразования Фурье. Разработана процедура калибровки такого анализатора по набору образцовых мер полного сопротивления, приведены результаты моделирования процедуры калибровки.