Preferencje help
Widoczny [Schowaj] Abstrakt
Liczba wyników

Znaleziono wyników: 12

Liczba wyników na stronie
first rewind previous Strona / 1 next fast forward last
Wyniki wyszukiwania
help Sortuj według:

help Ogranicz wyniki do:
first rewind previous Strona / 1 next fast forward last
EN
In this article improvements introduced into GENOME: A rapid coalescent-based whole genome simulator were presented. Implemented modifications allowed for obtainment of significant speed up of the process of results obtainmenvol.
PL
W artykule przedstawiono modyfikacje wprowadzone do kodu aplikacji GENOME: A rapid coalescent-based whole genome simulator. Wprowadzone zmiany mają na celu skrócenie czasu oczekiwania na wyniki dzięki wykorzystaniu wielowątkowości.
PL
Symulacje komputerowe uważane są za jeden z filarów współczesnej nauki. W artykule opisano kolejny rodzaj optymalizacji programu GENOME: A rapid coalescent-based whole genome simulator, mającej na celu skrócenie czasu oczekiwania na wyniki. Modyfikacje bazują na zrównoleglaniu wykonywania procesów z wykorzystaniem technologii MPI oraz klastrów HPC. W celu przetestowania uzyskanego rozwiązania wykorzystano klaster HPC Ziemowit, będący na wyposażeniu Śląskiej Biofarmy. Wyniki wskazują, iż wprowadzone modyfikacje pozwalają na znaczne skrócenie czasu wykonywania aplikacji.
EN
Computer simulations are one of the pillars of contemporary science. In the current paper we present next type of improvements introduced into GENOME: A rapid coalescent-based whole genome simulator. The modifications are based on parallelization of processes with the use of MPI technology. The influence of introduced modification, has been tested on Ziemowit HPC cluster which is installed in Silesian Biofarma. Results point out that process of outcomes generation can be reduced significantly if proposed modifications are applied.
EN
In this article, we analyse the process of the emergence of RNA polynucleotides located in an enclosed environment, at an early stage of the RNA world. Therefore we prepared a mathematical model, composed of a set of differential equations, which simulates the behaviour of an early biological system bounded by a protocell membrane. There is evidence that enclosed environments were available on the primordial Earth. There are also experimental proofs that RNA strands can develop in these formations. The proposed model allows analysis of the influence of membrane permeability on the composition of internal material. It takes into account phenomena that lead to the elongation of an RNA strand (ligation), fission of molecules (phosphodiester bond breakage) and replication of polynucleotides. Results obtained from the model point out that the existence of protocells might support concentration of material and creation of longer molecules.
EN
This article presents discussion about flight simulators starting from training simulators, applied in military and civil training tasks, up to the domestic simulators. Article describes history of development of flight simulation equipment. At the end of this paper new unit of Silesian University of Technology – Virtual Flight Laboratory – is presented.
EN
The book is composed of two parts, which are preceded by the introduction given in Chapter 1, The introduction presents the genesis of problems considered in the monograph, as well as its organization and objectives. Based on these objectives the main problems discussed in the dissertation are formulated. Part I, which is as a presentation of methodological apparatus used in the research studies performed by the author, consists of two chapters, Chapter 2 concerning artificial intelligence, and Chapter 3 related to population genetics. Part II shows how the methods described in Part I are applied in author's evolutionary genetics studies. These studies are roughly focused in three areas, the neutral theory of evolution described in Chapter 4, the evolution of humans discussed in Chapter 5, and the origin of life, considered in Chapter 6. The more specific description of particular chapters is given below. The organization of Chapter 2 is motivated by the natural discrimination between the methods which are inspired by biology, such as artificial neural networks and evolutionary computation, and methods based on formal logie, such as rule-based information systems. It is author's full responsibility that out of many currently studied machine learning methods, he has subjectively chosen in his research neural and evolving systems as those which had arisen from contemplation of life and the rough set theory as the formal logic-based method. However, after this choice has been done and reflected in his studies, the composition of Chapter 2 could not be different. That is also an explanation why the last section in this chapter is a case study - its goal is to illustrate how in one practical application, all these three approaches have found their place. Chapter 3 is a brief presentation of population genetics models, which are used, in addition to machine learning and computer simulations, in author's studies considered in Part II. Comparing the content of this chapter with what is classically understood as a population genetics, the reader will notice that except typical material, such as the Wright-Fisher model of a genetic drift, drift-mutation-selection interplay, and the coalescent method, the chapter also contains a section about genealogy of branching processes. This latter is again the subjective choice, which has been made before writing of the book was started. It was made at the time when the author, inspired by an excellent Kimmel's and Axelrod's book, has introduced to population genetics-related research the branching processes models, in particular the 0'Connell model of branching processes genealogy. Chapter 4, entitled "Theory of Neutral Evolution", after presenting introductory material concerning Kimura's theory of neutral molecular evolution and its relation to the Darwinian selection-driven evolution, focuses on how this theory can be used in search for signatures of natural selection at molecular level. The neutrality tests, which have been designed for detection of such selection are presented, before the case study on that issue is given. The problems with interpretation of the results are the starting point for development of two author's methods: multi-null-hypotheses method and the machine learning-based quasi dominant rough set approach. In Chapter 5, the human evolution is the central point. Within this field many approaches are used for inferring the past of our species, including paleontology and evolutionary genetics. On the background of two competing theories of modern human origin, the multiregional and the recent out-of-Africa hypotheses, there are presented studies concerning detection of past population expansion using classical and author's neural network-based tests. This material is followed by reporting on the research concerning the mitochondrial DNA record. In particular, it is shown how the date of the root of mitochondrial DNA polymorphism is estimated using the 0'Connell and the Wright-Fisher models in forward-time computer simulations of slightly supercritical branching processes. Additionally, in Chapter 5 it is demonstrated how the criticality of branching processes has been used for modeling the decay of hypothetical admixture of Neanderthal mitochondrial DNA in a gene pool of the Upper Paleolithic anatomically modern humans. This issue is currenfly hot debated in the light of results from the Neandertal Genome Project and discussions about interbreeding between H. sapiens and H. neanderthalensis. As Chapter 5 was focused on evolution, which took place less than million years ago, the Chapter 6 speculates about the times almost as ancient as the age of Earth. The point of gravity of Chapter 6 is computer science contribution to the problem of how life has emerged. With that regard, three models are discussed. The first is the Demetrius-Kimmel complexity threshold model supplemented by the author to include hydrolysis of RNA strands caused by phosphodiester bond break reaction. The second is the modification of the Niesert compartment model with random segregation of genetic material. The third is the Monte-Carlo model proposed by Ma and collaborators in 2007, and supplemented by simulation of non-enzymatic template-based RNA recombination process, which seemed to be significant in the emergence of the RNA World. Finally, these three application-oriented chapters which constitute Part JJ of the book, are followed by Chapter 7, which gives the opportunity, not only to summarize the issues discussed in the whole monograph, but also to go beyond that material, by speculating on philosophical matters, which naturally occur when the artificial intelligence is considered.
PL
Niniejsza monografia składa się z dwóch części, które są poprzedzone wstępem zawartym w rozdziale 1. We wprowadzeniu przedstawiono genezę problemów rozważanych w monografii, jak również jej organizację oraz cele. Na podstawie tych celów zostały sformułowane główne problemy rozprawy. Część I, będąca prezentacją aparatu metodologicznego wykorzystywanego w badaniach naukowych autora, składa się z dwóch rozdziałów: rozdziału 2 dotyczącego sztucznej inteligencji i rozdziału 3 na temat genetyki populacyjnej. W części II pokazano, jak metody opisane w części I są wykorzystywane w badaniach prowadzonych przez autora w zakresie genetyki ewolucyjnej. Badania te skupiają się wokół trzech dziedzin: teorii neutralnej ewolucji, opisanej w rozdziale 4, ewolucji człowieka, opisanej w rozdziale 5, oraz pochodzenia życia, rozważanego w rozdziale 6. Bardziej szczegółowy opis poszczególnych rozdziałów znajduje się poniżej. Organizacja rozdziału 2 jest motywowana naturalnym zróżnicowaniem pomiędzy metodami, które są inspirowane przez biologię, takimi jak sztuczne sieci neuronowe i obliczenia ewolucyjne, oraz metodami opartymi na logice formalnej, takimi jak regałowe systemy informacyjne. Autor bierze pełną odpowiedzialność za to, że spośród wielu aktualnie wykorzystywanych metod uczenia maszynowego wybrał w swoich badaniach systemy neuronowe i ewolucyjne jako te, które wyrosły z kontemplacji życia, oraz teorię zbiorów przybliżonych jako metodę opartą na logice formalnej. Jednakże, po dokonaniu tego wyboru odzwierciedlonego w jego badaniach, kompozycja rozdziału 2 nie mogła być już inna. Wybór ten wyjaśnia również, dlaczego ostatnia sekcja tego rozdziału jest poświęcona studium przypadku - jej celem jest zilustrowanie, jak wszystkie te trzy podejścia znajdują swoje miejsca w jednym praktycznym zastosowaniu. Rozdział 3 jest zwartą prezentacją modeli genetyki populacyjnej, które wykorzystywane są, obok uczenia maszynowego i komputerowych symulacji, w badaniach autora rozważanych w części II. Porównując zawartość tego rozdziału z klasycznie ujmowaną genetyką populacyjną czytelnik zauważy, że oprócz typowego materiału, takiego jak model dryfu genetycznego Wrighta-Fishera, współdziałania dryru, mutacji i selekcji oraz metody koalescentu, rozdział zawiera sekcję na temat genealogii procesów gałązkowych. To ostatnie zagadnienie jest znowu subiektywnym wyborem, dokonanym przed rozpoczęciem pisania książki. Decyzja została podjęta, kiedy autor, zainspirowany przez doskonałą książkę Kimmla i Axelroda, wprowadził do swych badań z zakresu genetyki populacyjnej modele procesów gałązkowych, a w szczególności model 0'Connella, dotyczący genealogii procesów gałązkowych. Rozdział 4, zatytułowany "Teoria ewolucji neutralnej", po przedstawieniu materiału wstępnego dotyczącego teorii Kiury, zwanej teorią neutralnej ewolucji molekularnej, jak również jej związków z Darwinowską ewolucją napędzaną przez selekcję, rozważa, jak teoria ta może być wykorzystana w poszukiwaniu znamion selekcji naturalnej na poziomie molekularnym. Pokazano testy neutralności, które zostały zaprojektowane do wykrywania takiej selekcji, a następnie ich wykorzystanie w studium przypadku. Problemy interpretacji rezultatów tych testów stanowiły punkt wyjścia do rozwinięcia dwóch autorskich metod: metody wielu hipotez zerowych oraz metody opartej na uczeniu maszynowym z użyciem podejścia ąuasi-dominujących zbiorów przybliżonych. W rozdziale 5 centralnym punktem jest ewolucja człowieka. W tej dziedzinie zaproponowano wiele podejść, by odkryć przeszłość naszego gatunku, w tej liczbie, metody paleontologiczne i genetyczne. Na tle dwóch konkurujących teorii pochodzenia człowieka współczesnego, hipotezy wieloregionalnej oraz hipotezy pożegnania z Afryką zaprezentowane są badania, mające na celu wykrycie przeszłych okresów ekspansji populacji z wykorzystaniem metod klasycznych, oraz, opartej na sieciach neuronowych, metod autora. Następnie przedstawiono raport z badań na temat zapisu mitochondrialnego DNA. W szczególności pokazano, jak estymowano epokę korzenia polimorfizmu mitochondrialnego DNA z wykorzystaniem modeli 0'Connella oraz Wrighta-Fishera w symulacjach komputerowych lekko nadkrytycznych procesów gałązkowych. Ponadto, w rozdziale 5 pokazano, jak wykorzystać krytyczność procesu gałązkowego do modelowania zaniku hipotetycznej domieszki neandertalskiego mitochondrialnego DNA w puli genów ludzi anatomicznie współczesnych Górnego Paleolitu. Ta kwestia jest aktualnie gorąco dyskutowana w świetle rezultatów Projektu Neandertalskiego Genomu oraz dyskusji na temat krzyżowania pomiędzy H. sapiens i H. Neanderthalensis. O ile rozdział 5 był poświęcony ewolucji działającej w okresie mniej niż milion lat wstecz, rozdział 6 spekuluje na temat czasów prawie tak starych jak sama Ziemia. Punktem ciężkości rozdziału 6 jest wkład informatyki do problemu powstania życia. W tym kontekście są dyskutowane trzy modele. Pierwszy, to model granicy złożoności Demetriusa-Kimmla, uzupełniony przez autora tak, by uwzględniał hydrolizę łańcuchów RNA spowodowaną przez reakcję rozpadu wiązania fosfodiestrowego. Drugi, to modyfikacja kompartmentowego modelu Niesert z losową segregacją materiału genetycznego. Trzeci, to model Monte-Carlo zaproponowany przez Ma i współpracowników w 2007, i uzupełniony przez symulację procesu nieenzymatycznej opartej na wzorcu rekombinacji RNA, który to proces wydaje się być znaczący w powstaniu świata RNA. Na koniec, po tych trzech zorientowanych na zastosowania rozdziałach, które stanowią część II monografii, rozdział 7 stanowi okazję nie tylko do podsumowania problemów poruszanych w całej rozprawie, ale również do wyjścia poza ten materiał poprzez rozważanie kwestii filozoficznych, które naturalnie się pojawiają w myśleniu o sztucznej inteligencji.
EN
The article presents a high speed hybrid pattern recognition system in spatial frequency domain. The sub-system responsible for extraction of features of an image is constructed as diffraction network in the form of holographic ring-wedge detector with probabilistic neural network as a classitier. Since the extractor of this type is used for extracting image features and can be produced at relatively low costs with the use of a high detinition mask generated by computer, such masks should be automatically designed for given tasks. The paper mainly focuses on improvements of feature space optimisation method chiefly designed for the classitier in the form of probabilistic neural network. The abovementioned improvements were feasible thanks to the introduced moditication of the notion of indiscernibility in the theory of rough sets.
PL
Artykuł prezentuje szybki hybrydowy system rozpoznawania obrazów w dziedzinie częstości przestrzennych. Podsystem odpowiedzialny za ekstrakcję cech charakterystycznych obrazu zbudowany jest jako siatka dyfrakcyjna w postaci holograficznego detektora pierścieniowo-klinowego, a klasyfikatorem jest probabilistycza sieć neuronowa. Ponieważ ekstraktor tego typu służy do wydobywania cech obrazu i może być wytworzony po relatywnie niskich kosztach z wykorzystaniem maski o dużej rozdzielczości wygenerowanej przez komputer, zatem maski te powinny być automatycznie projektowane do powierzonych im zadań. Praca koncentruje się głównie na udoskonaleniach metody optymalizacji przestrzeni cech, zaprojektowanej głównie dla klasyfikatora w postaci probabilistycznejnej sieci neuronowej. Wspomniane udoskonalenia były możliwe dzięki wprowadzonej modyfikacji pojęcia nierozróżnialności w teorii zbiorów przybliżonych.
EN
The formalism of rough set theory (RST) was adapted for the problem of optimisation of feature extractor in the form of holographic, computer generated ring - wedge detector in pattern recognition system in spatial frequency domain. Within the framework of the present paper for the information system with conditional attributes of continuous type, the notion of modified indiscernibility relation was proposed [...] Given modification can also be applied to a generalised version of RST of variable precision. As a result of the proposed optimisation method of feature extractor in the system of automatic pattern recognition of motor vehicles, the number of nondeterministic rules was decreased from 3% for the best case of single-criterion optimization to 2% for a typical solution in multi-criterion optimisation, which constitutes a 33% improvement in relation to the best problem solution obtained in a single-criterion model. Thus, an assumption was proved that introduction of an additional auxiliary criterion would help in search for better solutions.
PL
Formalizm teorii zbiorów przybliżonych (TZP) został zaadaptowany do problemu optymalizacji ekstraktora cech charakterystycznych w postaci holograficznego, komputerowo generowanego detektora pierścieniowo-klinowego w systemie rozpoznawania obrazów w dziedzinie częstotliwości przestrzennych. W ramach niniejszej pracy dla systemu informacyjnego z atrybutami warunkowymi typu ciągłego zaproponowano określenie zmodyfikowanej relacji nierozróżnialności [...] Podana modyfikacja może też być stosowana w uogólnionej wersji TZP o zmiennej precyzji. W efekcie zaproponowanej metody optymalizacji ekstraktora cech charakterystycznych w systemie automatycznego rozpoznawania obrazów pojazdów mechanicznych zmniejszono ilość reguł niedeterministycznych z 3% dla najlepszego przypadku optymalizacji jednokryterialnej do 2% dla typowego rozwiązania w optymalizacji wielokryterialnej, co stanowi poprawę o 33% w stosunku do najlepszego rozwiązania problemu uzyskanego w modelu jednokryterialnym. Potwierdziło się zatem przypuszczenie, że wprowadzenie dodatkowego kryterium pomocniczego pomoże w poszukiwaniu lepszych rozwiązań.
8
Content available remote Infrared images in automatic recognition of the type of road obstacle in a fog
EN
The paper considers an application of the infrared imaging into recognition of the type of obstacIe present on the road during the foggy conditions. For this purpose, we apply a recognition system, based on the optimised ring-wedge detector and neural network. The design of the system utilises an enhanced method of optimisation whose basic version was first applied in a system used for the monitoring of a subsurface stress in the opticai fibre. The method, theoretically claimed to be general, indeed has proved the usefulness also in the case of system dedicated for monitoring of the road. Therefore, in this study we have tried its application into recognition of infrared images, the issue not considered before. The experimental results indicate that the system performs recognition of living creatures (human beings, animals) as opposed to other obstacles generating heat (different kind of vehicles) with about 90% accuracy in testing.
PL
Artykuł dotyczy możliwości wykorzystania zdjęć termalnych w celu rozpoznawania przeszkód drogowych mogących pojawić się we mgle. W tym celu zastosowano system bazujący na zoptymalizowanym ekstraktorze cech charakterystycznych w postaci detektora pierścieniowo-klinowego oraz klasyfikatorze w postaci sztucznej sieci neuronowej. Projektowanie systemu oparte zostało na rozszerzonej metodzie optymalizacji, której pierwszą wersją była aplikacja monitoringu nacisku na światłowód. Metoda ta może być uważana za uniwersalną, udowodniono jej użyteczność w przypadku systemu przeznaczonego do monitoringu drogowego. W związku z tym w artykule pokuszono się o jej aplikację rozpoznawania obrazów w podczerwieni dla przypadku wcześniej nie rozważanego. Eksperymentalne wyniki wskazują, że system potrafi poradzić sobie z rozpoznawaniem istot żywych (ludzi i zwierząt) oraz odróżnić je od innych przeszkód generujących ciepło (różne klasy pojazdów) z 90% trafnością w czasie testowania.
EN
The automatic recognition of the type of the vehicle constitutes one of the contemporary means used for monitoring of the road transport. The paper presents a system, based on the optimised ring-wedge detector and neural network, applied to the recognition of road vehicles. The design of the system utilises a method of optimisation which was first applied in a system used for the monitoring of a subsurface stress in the optical fibre. The method, claimed theoretically to be general, indeed has proved the usefulness also in the case of system dedicated for monitoring of the road. The experimental results indicate that the system performs recognition with 100% accuracy in testing. This accuracy however, is obtained only for possible consensus decision based on four subsequent images of a given vehicle. If the consensus is not possible, due to contradicting decisions concerning two subgroups composed of two images each, the signal for rejection of the recognition is generated. Such situation has happened for 6% of testing vehicles.
PL
Automatyczne rozpoznawanie klasy pojazdu drogowego tworzy jeden ze współczesnych środków monitorowania transportu drogowego. Artykuł prezentuje system oparty na zoptymalizowanym detektorze pierścieniowo-klinowym (DPK) oraz sieci neuronowej do celów rozpoznawania pojazdów drogowych. Projekt systemu zawiera metodę optymalizacji, która pierwotnie została zaprojektowana dla systemu monitorowania nacisku w światłowodzie. Metoda jest uniwersalna, udowodniono jej przydatność w przypadku systemu monitorowania ruchu drogowego. Doświadczalne wyniki wskazują, że system wykazuje 100% pewności w rozpoznawaniu obiektów podczas testowania. Ta dokładność jednakże jest osiągnięta dla zbioru uczącego złożonego z czterech podzbiorów. Jeśli rozpoznanie nie jest możliwe z powodu niezgodności decyzji dla dwóch podgrup złożonych z dwóch obrazów, generowany jest sygnał odmowy rozpoznania. Taka sytuacja zdarzyła się dla 6% z przetestowanych pojazdów.
10
Content available remote Neural network based automatic diffraction pattern recognition
EN
The paper presents automatic recognition of images using the diffraction pattern sampling. This method, based on proporties of Fourier transform, utilisies special shapes of sampling element and gives the possibility to deal with data invariant with respect to typical transformation (shift, rotation and scaling) of the input images. Furthermore, if computer-generated hologram is used as feature extractor, instead of commercialy available ring-wedge detector, then the process of feature extraction can be optimised with a method proposed by the authors. The method uses rough set theory for objective function definition and stochastic evolutionary algorithms for space search. The features obtained by optimised sampling of the diffraction pattern are the input data for the semantic classifier. Since noise present in images has got typically Gaussian distribution, therefore classification should be made in the model with statistical neural network is used. The presented method is illustrated with experiments of specle pattern recognition performed with optimised and standard computer-generated holograms. The experiments confirmed good overall accuracy of the optimised system outperforming the results obtained for standard one by a factor of two to five.
11
Content available remote Concurrent signal processing in optimized hybrid CGH-ANN system.
EN
The paper presents a concurrent hybrid pattern recognition system. The feature extractor of the system is based on optical properties of ring-wedge detector (RWD) or computer generated hologram (CGH) which serves as RWD. The classifier is made as artificial neural network (ANN). Since the feature extraction is an optical and thus fully concurrent process, hence such systems can be designed for real time pattern recognition if only the classifier of characteristic features works fast enough. In presented system the optimized by first author's original method CGH is used instead of widely described standard one. A comparison of recognition results for both types of feature extractors is also provided. Finally, a methodology of obtaining fully concurrent system with optimized CGH and optical ANN playing the role of a classifier is proposed.
12
Content available remote Optimized CGH-based pattern recognizer.
EN
A pattern recognition system with a computer-generated hologram used as feature extractor, useful in many applications, is considered in the paper. The method of optimization of such extractors, based on a modified evolutionary algorithm with elements of rough set theory used to define a proper objective function, is also presented. The theoretical investigations are supported with experimental works for two different Optimized applications of the optimized system. The applications are examples of a wide area of pattern recognition problems where proper characteristic features are not easy to determine. The results obtained confirm the enhancement of system optimized with proposed method compared to systems with standard computer-generated hologram.
first rewind previous Strona / 1 next fast forward last
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.