№ 3 (2015)

Автоматический анализ содержимого (контента) веб-страниц является актуальной задачей, при этом анализ может служить самым разнообразным целям. Одной из задач, которая встает на практике, является выявление ролевой структуры контента: можно выделить основную статью, комментарии читателей, рекламу и другие функциональные роли. Решение этой задачи, кроме прочего, является важным шагом в направлении более глубокого автоматического анализа семантики страницы в дальнейшем. Был выбран подход, согласно которому роль фрагмента определяется соответственно тому, как он внешне выглядит на экране, т.е. какова его репрезентация. Это соответствует человеческому способу восприятия. Разработанная модель позволяет выделить фрагменты html-кода, выполняющие роли главного заголовка и основной статьи страницы. При этом основная статья может содержать разнородные элементы: текст, рисунки, таблицы и т.д., из нее удаляются внедренные фрагменты другого назначения (реклама и др.), могут использоваться различные компоновки контента на странице и способы верстки. Модель представляет собой экспертную систему. Ее база знаний включает 1) семантическую сеть, отражающую связи между объектами и понятиями, которые используются в ходе решения задачи, 2) продукционную систему, содержащую правила, по которым осуществляется вывод. Стратегия вывода строится таким образом, чтобы исключить итерации. В ходе вывода сначала отбираются все кандидаты на определенную роль, т.е. фрагменты, которые в принципе могут оказаться в этой роли. Затем последовательно число кандидатов сокращается до одного, поскольку у ролей главного заголовка и основной статьи может быть только по одному исполнителю. Продукционная система имеет иерархическую структуру, каждая локальная система состоит из 5-10 правил и имеет автономное хранилище промежуточной информации, что сводит к минимуму возможность появления побочных эффектов. Данная модель реализована программой на языке Python. Программа считывает html-файл из Интернета, удаляет все кроме главного заголовка и основной статьи и сохраняет результат на диске. Проверка работоспособности проводилась на новостных сайтах и на сайте Habrahabr. Результаты в каждом случае оценивались экспертно. Доля правильно обработанных страниц составила 85-90% в случаях табличной верстки и 95-97% - в случае блочной.

Использование фрактального анализа необходимо при решении задач диагностики систем, связанных с изменениями параметров в течение времени, т.е. на временных рядах. Сегодня нет ни одной отрасли экономики, где не используется алгоритмы, основанные на теории фрактального анализа. Данной теории долгое время не придавалось соответствующего значения. Конфликт между симметрией евклидовой геометрии и асимметрией реального мира может быть продлен до нашего понятия времени. Традиционно события рассматриваются либо как случайные, либо как детерминированные. Во фрактальном времени случайность и детерминизм, хаос и порядок сосуществуют. Это подходит и для естественных систем, которые характеризуются локальной случайностью и глобальным детерминизмом. Нами были исследованы как линейные, так и нелинейные фракталы, было проанализировано использование фрактального анализа в задачах оценки состояния рынков, нефтяных предприятий, а также в сложных задачах оценки состояния систем в целом. Разработанная программа «Фрактальные множества» в первую очередь демонстрирует красоту фрактальных узоров, свойство «самоподобия» фракталов и позволяет получить фрактальные множества Жюлиа и Мандельброта разных степеней. Данная программа также позволяет исследовать поведение фрактальных узоров при изменении комплексной константы С. Причем мы можем получить комплексные координаты точек этих множеств. Очень важно отметить, что использование фрактального анализа становится интереснее и практичнее при использовании таких пакетов как MatLab и SkiLab(Сайлаб), которые и содержат в себе соответствующие модули фрактального анализа. Программные модули по использованию фрактального анализа нами были разработаны с использованием указанных пакетов символьной математики. Также были разработаны программные модули для построения различных фракталов и фрактальных диаграмм поведения систем. Решение таких задач с использованием данных пакетов является актуальным практически по всем направлениям подготовки бакалавров и магистров. Программа «Фрактальные множества» реализована на языке С++. На программу получено свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ.

Одним из приоритетных направлений современной науки является создание новых материалов с заранее заданными свойствами. В этой области широко применяется компьютерное моделирование (КМ), в том числе метод молекулярной динамики, позволяющий определять целый комплекс свойств (структурные, термодинамические, транспортные) и исследовать взаимосвязи наноструктуры и физико-химических свойств. Для проведения КМ создаются автоматизированные информационные системы (АИС), главной целью которых является расширение границы исследований, оптимизация научной работы и ускорение проведения исследований. Одной из таких систем является ИИС «Шлаковые расплавы» (ИИС «MD-SLAG-MELT») [1]. Особенности предметной области ИИС таковы, что в настоящее время без применения методов распределения вычислений удается просчитывать за приемлемое время групповое поведение систем, содержащих в лучшем случае десятки тысяч частиц. Однако существует ряд задач, в частности, связанных с определением пространственных наноразмерных неоднородностей, для которых необходимо увеличение размерности модельной системы до миллионов частиц. Промоделировать подобную систему на локальном компьютере в последовательном режиме практически не удается, т.к. это связано с большими временными затратами, эксперимент может занять несколько месяцев. Решение подобных задач требует использования распределенных вычислений. В статье описан разработанный авторами параллельный алгоритм, адаптирующий существующий (legacy application) линейный алгоритм расчета сил межмолекулярного взаимодействия под распределенные вычисления на центральном и графическом процессорах вычислительного устройства и имплементированный в программную среду ИИС «MD-SLAG-MELT». В основе разработанного распределенного алгоритма лежит технология параллельного программирования CUDA.

В статье исследованы и систематизированы известные и получены новые экспериментальные данные по изменению физико-механических свойств уплотненной древесины. Выявлены закономерности изменения физико-механических характеристик древесины при ее уплотнении. Установлены деформативные свойства древесины мягких лиственных пород, необходимые для разработки режимов уплотнения и определения их параметров. Определены возможности полноценной замены ценных пород дерева и других дефицитных и дорогостоящих материалов уплотненной древесины. Проанализированы формы функциональных зависимостей для физико-механических характеристик уплотненной древесины от ее плотности. Рассматривались значения коэффициентов качества (прочности, твердости и износа) и их применение при максимально возможном уплотнении. Выявлены точные методы решений, служащие средством изучения процесса глубокого уплотнения. Предложена методика расчета экспериментального определения эксплуатационных характеристик. Проведенные исследования были направлены на систематизацию известных и получение новых экспериментальных данных по изменению физико-механических свойств уплотненной, в том числе и контурным способом, древесины, в том числе - осины. При исследовании физико-механических свойств древесины наблюдается весьма существенный разброс результатов измерений. Это объясняется влиянием большого числа независимых друг от друга факторов. Данное обстоятельство в еще большей степени имеет место при испытаниях уплотненной древесины, так как ко всем ранее действующим факторам прибавляется наличие условий и режимов прессования. Поэтому для объективного суждения о закономерностях изменения физико-механических свойств уплотненной древесины необходим тщательный статистический анализ большого числа опытов. Задачи статистического исследования можно свести к определению оптимальных областей промышленного применения уплотненной древесины и ее перспектив, определению наиболее выгодных степеней уплотнения в зависимости от характера использования и анализа зависимости характеристик уплотненной древесины от плотности. Целью этих исследований было, во-первых, установление деформативных свойств древесины мягких лиственных пород, необходимых для разработки режимов уплотнения и определения их параметров, во-вторых, выяснение возможности полноценной замены ценных пород дерева и других дефицитных и дорогостоящих материалов уплотненной древесины, и, в третьих, выявление закономерностей изменения физико-механических характеристик древесины при ее уплотнении с тем, чтобы получить возможность прогнозировать эти свойства.

Предложена трехмерная модель движения эритроцита по капилляру, учитывающая перекатывание, объем и площадь его поверхности. На основе этой модели исследовано движение эритроцита в капилляре, причем, наряду с подвижностью мембраны, формой и положением его в капилляре, учитывается постоянство объема и площади поверхности клетки. На основе проведенного исследования получены численные оценки и аппроксимационные формулы сопротивления, оказываемого эритроцитом при перемещении по сосуду, в зависимости от микрогемодинамических параметров (диаметр сосуда, вязкость плазмы и содержимого эритроцита, модуль Юнга, скорость, объем и площадь поверхности клетки). Предложена модель перемещения совокупности эритроцитов по фрагментам капиллярных сетей. Получены численные оценки кровотока и сопротивления сосудистого русла капиллярной сети. Найдены аппроксимационные выражения разности давлений, за счет которой осуществляется кровоток, от гематокрита, вязкости плазмы, диаметров и длин сосудов, интервалов между поступлениями клеток в капиллярную сеть, скорости, объема, площади поверхности и упругих характеристик эритроцита. Предложена модель регуляции кровотока и транспорта кислорода вазоактивными продуктами метаболизма, учитывающая, в частности, скорость производства продуктов метаболизма в ткани и их физико-химические свойства (коэффициенты диффузии, растворимости и проницаемости), транспорт кислорода (продуктов метаболизма) между тканью и эритроцитами (капиллярами), перемещение эритроцитов по капиллярам, диаметры и длины сосудов (артерий, артериол, капилляров, венул, вен), архитектонику сосудистого русла, гематокрит, транспорт продуктов метаболизма между посткапиллярными венулами и прекапиллярными артериолами, изменение диаметра артериол под воздействием вазоактивных продуктов метаболизма на гладкие мышцы артериол, артерио-венозную разность на концах сосудистого русла и гемодинамику в сосудистом русле. На основе этой модели исследована регуляция кровотока и транспорта кислорода в тканях, причем, наряду с выделением кислорода эритроцитами и поглощением его тканями, учитывается выделение тканями вазоактивных продуктов метаболизма, их транспорт в венозное русло, и далее в прекапиллярные артериолы, где, путем воздействия на мышцы артериол, происходит изменение площади поперечного сечения артериол, что влияет на гемодинамику в сосудистом русле и, следовательно, на транспорт кислорода в тканях. На основе проведенного исследования получены, в частности, численные оценки и аппроксимационные формулы времени перехода системы транспорта кислорода из одного стационарного состояния в другое и скорости кровотока в зависимости от артерио-венозной разности давлений на концах сосудистого ложа и скорости потребления кислорода тканями. Построен алгоритм оценки состояния системы транспорта кислорода (СТК) в организме по сердечному ритму. Получены численные оценки СТК для практически здоровых добровольцев. Введенный индекс состояния СТК может использоваться для оценки общей физической работоспособности (при средних нагрузках) для работников промышленных предприятий и других организаций. Предложен алгоритм экспертной оценки состояния системы транспорта кислорода (СТК) в организме. Этот алгоритм позволяет, в первом приближении, дать экспертную оценку состояния СТК при недостатке информации, что важно, в частности, в том случае, когда имеем дело не со здоровыми добровольцами, а с больными пациентами. Кроме того, этот подход позволяет определить пути коррекции СТК с учетом имеющихся средств.

На территории Самотлорского месторождения в настоящее время располагаются объекты, которые являются источниками распространения ряда загрязняющих веществ, из которых наиболее часто встречаются продукты нефтедобычи. Рекультивация нефтяных загрязнений и оборудование шламовых амбаров не способствуют полной их изоляции. Включение в процесс роста и развития растений загрязняющих веществ происходит через атмосферные переносы и почву. Как показывает анализ региональных исследований, проблема изменения биогеоценозов под влиянием техногенной нагрузки волнует многих ученых. В статье представлены сведения по содержанию загрязняющих веществ в почве вблизи нефтешламового амбара на Самотлорском месторождении. Установлено, что нефтешламы, сконцентрированные в амбарах, оказывают разноплановое воздействие на окружающую среду. Механический состав почвы определяет возможности аккумуляции нефтепродуктов и изменение ее химического состава. Целью работы было определение загрязняющих веществ в почве и растениях, расстояния переноса. В ходе работ были проведены исследования участка с нефтешламовым амбаром, описаны растительные сообщества и сделан химический анализ почвы и растений. Результатом стало выявление накопления нефтепродуктов в суглинистых почвах и отсутствия следов нефтепродуктов в песчаных почвах и растениях. Косвенным признаком отрицательного влияния нефтешламого амбара стало изменение растительного покрова и состояния растений. Согласно полученным данным, на территории, прилегающей к шламовому амбару, осаждение и задержка загрязняющих веществ большей частью происходит в суглинистых и глинистых почвах. Растения, произрастающие на песке, не имеют выраженных изменений.