Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Using network descriptors for comparison of vascular systems created by tumour-induced angiogenesis

Topa P., Dzwinel W.

Theoretical and Applied Informatics

|

2009

|

Vol. 21, No. 2

83-94

EN

We check-out a set of statistical network descriptors for classification of various vascular networks generated by model of Tumour Induced Angiogenesis. In the model two spatio-temporal scales representing global behaviour of vascular network and local processes in surround tissue are clearly separated. The grid of cellular automata (CA) corresponds to both healthy and cancerous tissues as well as it is used as the environment for simulating the fast processes of nutrients (O2) and TAF (tumour angiogenic factors) diffusion. Vascular network is modelled by using irregular graph of cellular automata placed on the top of CA grid. The model is controlled by a selected set of parameters reflecting influence of various factors such as: TAF and O2 concentration and model parameters responsible for vessels sprouting and anastomosis. We discuss an application of single network descriptors against approach based on using a set of various descriptors subjected multidimensional analysis method.

PL

W artykule przedstawiono metodę klasyfikacji sieci naczyń krwionośnych generowanych z użyciem modelu angiogenezy stymulowanej rozwojem guza litego przy użyciu zespołu statystycznych deskryptorów sieciowych. Wprezentowanym modelu angiogenezy dwie skale przestrzenno-czasowe skale reprezentujące odpowiednio globalne zachowanie sieci naczyń oraz lokalne procesy zachodzące w tkance zostały wyraźnie rozdzielone poprzez zastosowanie różnych paradygmatów modelowania. Regularna siatka Automatu Komórkowego obrazuje zdrową oraz zajętą przez nowotwór tkankę. Lokalne reguły przejścia automatu komórkowego modelują procesy dyfuzji tlenu, substancji odżywczych oraz czynników angiogenezy. Sieć naczyń krwionośnych przedstawiona jest przy pomocy nieregularnej struktury Grafu Automatu Komórkowego konstruowanego nad siatką klasycznego automatu komórkowego. Dla modelu zdefiniowano szereg parametrów odzwierciedlających wpływ czynników takich jak tempo dyfuzji czynników angiogenezy i tlenu, tworzenie rozgałęzień i anastomoz. W artykule przedstawiono wstępne wyniki symulacji oraz zademonstrowano wyniki badań zastosowania zespołu deskryptorów sieciowych do klasyfikacji otrzymanych wyników.

2

Nearest neighbor search by using Partial KD-tree method

Kraus P., Dzwinel W.

Theoretical and Applied Informatics

|

2008

|

Vol. 20, No. 3

149-165

EN

We present a new nearest neighbor (NN) search algorithm, the Partial KD-Tree Search (PKD), which couples the Friedman’s algorithm and the Partial Distance Search (PDS ) technique. Its efficiency was tested using a wide spectrum of input datasets of various sizes and dimensions. The test datasets were both generated artificially and selected from the UCI repository. It appears that our hybrid algorithm is very efficient in comparison to its components and to other popular NN search technique – the Slicing Search algorithm. The results of tests show that PKD outperforms up to 100 times the brute force method and is substantially faster than other techniques. We can conclude that the Partial KD-Tree is a universal and effcient nearest neighbor search scheme.

PL

W pracy prezentujemy rezultaty poprawy efektywności poszukiwania najbliższego sąsiada poprzez hybrydyzację dwóch najczęściej używanych algorytmów: algorytmu Friedman’a opartego o tzw. K-D drzewa oraz prostej techniki liczenia odległości fragmentami (Partial Distance Search (PDS)). Efektywność powstałego algorytmu przetestowano na danych wygenerowanych w sposób sztuczny oraz na popularnym repozytorium danych UCI. Badano efektywność w zależności od wymiaru przestrzeni oraz strukturalnej złożoności testowanych danych. Okazuje sią że nasz hybrydowy algorytm jest wyraźnie efektywniejszy niż jego części składowe oraz inny popularny algorytmy znajdowania najbliższego sąsiada jak poszukiwanie plasterkowe (Slicing Search (SS)). Rezultaty testów pokazują, że na wybranych danych algorytm jest nawet parą rzędów szybszy niż metoda typu Exhaustive Search i kilka razy szybsza niż inne konkurencyjne wyspecjalizowane algorytmy.

3

Rozwój środków i narzędzi informatyki dla potrzeb symulacji i budowy aplikacji gridowych

Kitowski J., Boryczko K., Bubak M., Dzwinel W., Funika W., Słota R.

Pomiary Automatyka Kontrola

|

2007

|

R. 53, nr 3

26-40

PL

W artykule przedstawiono zasadnicze wyniki prac uzyskane w okresie ostatnich kilku lat w Grupie Systemów Komputerowych Katedry Informatyki AGH oraz kierunki dalszych badań. Poruszane zagadnienia dotyczą opracowania warstwy pośredniej infrastruktury rozproszonej i gridowej dla potrzeb obliczeń o dużym nakładzie z zakresu eScience i aplikacji biznesowych, rozwoju i efektywnej implementacji rozproszonych algorytmów z zakresu biotechnologii i zastosowań medycznych, jak również metod i implementacji ontologicznej reprezentacji wiedzy i algorytmów rozwoju bazy wiedzy la potrzeb tworzenia organizacji wirtualnych w zakresie wspomagania obliczeń i zwiększenia ich elastyczności w wymienionych obszarach problemowych.

EN

Some main results of the research recently obtained by Computer Systems Group of the Department of Computer Science are presented in the paper. They are supported by descriptions of future plans and further development. The achievements include architecture of grid middleware for high performance computing and business applications, tools for grid computing, parallel algorithms for mezoscopic simulations and clustering, ontological representation and management of knowledge as well as virtual organizations.

4

Komputerowe metody detekcji nowotworów piersi w zdjęciach mammograficznych

Dzwinel W., Boryczko K., Arodź T., Kurdziel M.

Bio-Algorithms and Med-Systems

|

2005

|

Vol. 1, no. 1/2

287--290

PL

Rozpoznawanie obrazów medycznych stanowi jedno z istotnych zastosowań technik informatycznych w medycynie. Przykładem problemu z tej dziedziny jest komputerowe wspomaganie wykrywania nowotworów piersi na zdjęciach rentgenowskich. W niniejszym artykule przedstawiamy rezultaty prac nad komputerowymi metodami wspomagania diagnozy nowotworów piersi. Prowadzone przez nas prace skupiają się na dwóch podejściach do wykrywania znaczników raka piersi w mammogramach. Pierwsze podejście opiera się na stworzeniu filtru wrażliwego na mikrozwapnienia, a następnie konstrukcji metody łączenia ich w skupiska niosące informację diagnostyczną. Następnie obraz poddawany jest wyostrzaniu z użyciem transformaty falkowej. Tak przetworzone zdjęcia zostały przeanalizowane przez czterech doświadczonych radiologów. Analiza wykazała użyteczność systemu dla pewnych typów piersi oraz rodzajów skupisk mikrozwapnień. Alternatywą dla zarysowanego wyżej sposobu analizy zdjęć rentgenowskich piersi jest zastosowanie metod uczenia maszynowego do detekcji mikrozwapnień lub zacienień. Celem tego typu algorytmów jest klasyfikacja regionów mammogramu pod kątem obecności markerów raka. W niniejszym artykule prezentujemy rezultaty analizy tego podejścia z wykorzystaniem dwóch metod klasyfikacji: AdaBoost oraz SVM. Najlepsze wyniki zostały uzyskane przez klasyfikator AdaBoost. Pozwala on na wykrywanie zacienień w mammogramach z czułością i specyficznością wynoszącą około 90%. Skuteczność metod uczenia maszynowego silnie zależy od cech użytych do reprezentacji danych wejściowych. Szczególnie istotne znaczenie ma tu redukcja liczby cech tak, by tylko te, które niosą najwięcej informacji, były używane w klasyfikacji. W niniejszym artykule przedstawiamy wyniki selekcji cech na potrzeby klasyfikacji regionów mammogramów przy użyciu nowatorskiego algorytmu klasteryzacji.

EN

Medical image analysis is one of the most important applications of computer science in medicine. Computer-aided support for breast cancer detection in mammograms is one of the examples of such an approach. In this paper, we present the results of our efforts aimed at creating algorithmic methods for supporting the breast cancer diagnosis. Our work focuses on two approaches to detection of cancer markers in breast images. In the first approach, we have created a dedicated filter, which accentuates the appearance of the microcalcifications. Then, we have constructed a method for partitioning the detected microcalcifications into clusters of diagnostic importance. Next, the images are subject to wavelet transform-based enhancing. Mammograms treated by such a system were analysed by four experienced radiologists. Their analysis showed that the system indeed improves the diagnosis of breast cancer. An alternative to the approach presented above is to use a group of machine learning methods to distinguish between abnormal lesions and normal tissue. In this paper we present the evaluation of two classifiers applied to this task, the AdaBoost and the SVM. The best results, achieved by the AdaBoost method, allow for recognition of masses in mammograms with sensitivity and specificity of ca. 90%. The success of the machine learning methods depends strongly on the features used for representing the input data. Particularly important is the reduction of the number of features, so that only the most informative ones are used in classification. In this paper we show results of features selection, for classification of mammogram regions, using a novel clustering algorithm.

5

Zwiększanie efektywności poszukiwań węglowodorów metodą syntezy informacji

Dzwinel J., Dzwinel W., Dzwinel K.

Geologia / Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica w Krakowie

|

2003

|

T. 29, z. 1--2

47-65

PL

Jednowymiarowa decyzja poszukiwawcza w geofizyce wiertniczej jest wynikiem syntezy wielowymiarowej informacji. W pracy definiuje się nowy syntetyczny wskaźnik Q, w zakresie (0-1), zwany dobrocią naftową kolektora. Uzyskuje się go przy pomocy systemu procedur służących do syntezy kompleksu analizowanej informacji. Kompleks ten otrzymuje się z transformacji zbioru pomiarów geofizyki wiertniczej. Dowodzi się, że: 1) wskaźnik Q dobrze diagnozuje położenie złoża węglowodorów w otworze, 2) całka Q po głębokości wiercenia (Sigma zQ) zawiera syntetycznie wszystkie składowe składające się na globalną anomalię złożową węglowodorów w całym przekroju, 3) wielkości (S zQ) odzwierciedlają prostą fizyczną zależność z syntetyczną anomalią złożową (P), określaną przez powierzchniową geofizykę poszukiwawczą, metodami rozpoznawania obrazów, 4) integralność informacji [wzór] ułatwia wskazanie, czy w otworze nie przeoczono lub nie dowiercono warstwy ropo-gazonośnej oraz wskazuje optymalną lokalizację następnych wierceń. Przedstawiony sposób ogranicza subiektywizm interpretatora i zawodność dalszych decyzji poszukiwawczych. Przedstawia się przykłady zastosowania dla podgórza Karpat.

EN

A new idea of logging is presented, which allows for computing of the quality factor Q for a given hydrocarbon reservoir. This paradigm is defined by the system of procedures, which are focused on the synthesis on entire information derived from well logging. It is proved that the principal properties of Q, computed as an aggregated summation of Sigma zQ with the depth, define a general law of presence of commercially prospective hydrocarbon reservoirs. It is proved a simple dependence between the value of Sigma zQ and information P coming from superficial geophysical prospecting and synthesized by using pattern recognition methods. The probability distribution functions, which are similar for [formula] and P, create the basis for integration of various geophysical prospecting technologies and methods. This basis is independent on individual interpretation. The method is exemplified and discussed.

6

Recognition of English and Polish vowels by using fractal transformation

Rauch Ł., Dzwinel W.

Archiwum Informatyki Teoretycznej i Stosowanej

|

2003

|

T. 15, z. 1

43-58

EN

,The holistic approaches based on fractal transformations are recently considered in various types of pattern recognition problems such as face and speech identification. In this paper we verify critically a new holistic method, which was recently published in Pattern Recognition [1]. The method employs iterated function system (IFS) as the feature generation for identification of the basic phoneme, words and syllables from continuous speech. We find the results the method produces unsatisfactory in correct classification of English and Polish vowels. This cast doubt o the usefulness of this approach in recognition of continuous speech. More promising application of IFS we see in detection of boundaries between separate words and syllables.

PL

,Metody holistyczne oparte na przekształceniach fraktalnych wykorzystywane są obecnie w wielu dziedzinach rozpoznawania obrazów takich jak rozpoznawanie twarzy lub mowy ludzkiej. Niniejszy artykuł pooddaje ocenie nową metodę holistyczną tego typu, która została opublikowana w czasopiśmie Pattern Recognition [1]. Podejście to wykorzystuje iterowany system funkcji (IFS) jako generator cech, które w późniejszych obliczeniach służą do identyfikacji pojedynczych fonemów, słów oraz sylab w procesie rozpoznawania mowy ciągłej. Wyniki zwrócone przez tę metodę nie są jednak satysfakcjonujące zarówno dla angielskich jak i polskich samogłosek, co niestety ostatecznie przesądza o przydatności niniejszego rozwiązania w badanym procesie. Jednak bardziej obiecującym kierunkiem rozwoju tego podejścia okazuje się być ekstrakcja wyrazów i sylab z mowy ciągłej za pomocą odpowiednich wymiarów fraktalnych, czemu poświęcona jest druga część artykułu.

7

Dispersion of colloidal agglomerate in mesoscale modelled by a hybrid fluid particle model elastic properties of the rectangular crystalline phase of planar hard cyclic pentamers

Dzwinel W., Yuen D. A.

TASK Quarterly : scientific bulletin of Academic Computer Centre in Gdansk

|

2001

|

Vol. 5, No 3

355-371

EN

The dispersion of the agglomerating fluid process involving colloids has been investigated at the mesoscale level by a discrete particle approach - the hybrid fluid particle model (FPM). Dynamical processes occurring in the granulation of colloidal agglomerate in solvents are severely influenced by coupling between the dispersed microstructures and the global flow. On the mesoscale this coupling is further exacerbated by thermal fluctuations, particle-particle interactions between colloidal beds and hydrodynamic interactions between colloidal beds and the solvent. Using the method of FPM, we have tackled the problem of dispersion of a colloidal slab being accelerated in a long box filled with a fluid. Our results show that the average size of the agglomerated fragments decrease with increasing shearing rate gamma, according to the power-law A*gamma k, where k is around 2. For larger values of gamma, the mean size of the agglomerate S_avg increases slowly with gamma from the collisions between the aggregates and the longitudinal stretching induced by the flow. The proportionality constant A increases exponentially with the scaling factor of the attractive forces acting between the colloidal particles. The value of A shows a rather weak dependence on the solvent viscosity. However, A increases proportionally with the scaling factor of the colloid-solvent dissipative interactions. These results may be applied to enhance our understanding concerning the nonlinear complex interaction occurring in mesoscopic flows such as blood flow in small vessels.

8

2D simulations of liquid percolation through model porous media: preliminary MD and DPD results

Rychcik M., Bośko J., Rybicki J., Alda W., Dzwinel W., Mancini G., Fioretti L.

TASK Quarterly : scientific bulletin of Academic Computer Centre in Gdansk

|

2001

|

Vol. 5, No 1

85-97

EN

In the paper we make a short overview of computer models based on particle approach, which can be suitable for the simulation of fluid flow through porous media. We concentrate on Molecular Dynamics (MD) and Dissipative Particle Dynamics (DPD) methods. We describe main features of our simulation programs, and present and discuss preliminary results of MD and DPD simulations of 2D fluid flow through a simple model rigid porous media. The paper aims at the evaluation of the applicability of MD and DPD methods for simulations of liquid flows in media of complicated geometry.

9

Large scale computing as a vehicle for studies in computational and computer sciences

Kitowski J., Alda W., Boryczko K., Bubak M., Dzwinel W., Funika W., Mościński J., Nikolow D., Pogoda M., Słota R., Wcisło R

Zeszyty Naukowe Uniwersytetu Jagiellońskiego. Prace Informatyczne

|

2000

|

z. 10

51-68

EN

In this paper we present some methods and algorithms for large scale computing which cover different areas of computational and computer sciences. They concern particle models, CFD computing, animation, monitoring and predicting of application performance as well as scientific visualization and scientific data storing and retrieving.

10

Zastosowanie metod naturalnych w problemach poszukiwania optymalnego rozwiązania

Jasińska-Suwada A., Dzwinel W., Rozmus K., Sołtysiak J.

Computer Science

|

2000

|

Vol. 2

13-51

PL

W artykule przedstawiona została nowa metoda, służąca do rozwiązywania problemów znajdowania najlepszego rozwiązania, bazująca na dynamice cząstek i szeroko stosowanej technice symulacji komputerowej - dynamice molekularnej. Efektywność zaproponowanej metody porównano z wynikami otrzymywanymi dla standardowego algorytmu genetycznego. Dla obu metod przeanalizowano sposoby przeszukiwania przestrzeni rozwiązań, doboru parametrów i zaproponowano heurystyki optymalizacyjne. Efektywność obu metod porównana została w oparciu o zestaw wielomodalnych, wielowymiarowych funkcji testowych, charakteryzujących się zwodniczością. Przeanalizowane zostały indeksy, stanowiące kryterium oceny. Przeprowadzone testy prowadzą do wniosku, że właściwy dobór metody jest zależny od rodzaju problemu. Metoda cząstek jest skuteczniejsza w przypadku badania funkcji o wyraźnie wyróżnionym ekstremum globalnym, natomiast do zwodniczej funkcji, posiadającej kilka lokalnych ekstremów, leżących daleko od globalnego, lepiej nadaje się algorytm genetyczny. Wynika to z charakterystycznych dla obu metod sposobów przeszukiwania przestrzeni rozwiązań. Opisana heurystyka bazująca na dynamice cząstek może być stosowana do wstępnej analizy funkcji, o których przebiegu nic ma żadnych informacji.

EN

In the paper we present a new method, which can be used as a natural solver for searching the best solution in the multidimensional and multimodal parameter space. The method is based on a well-known simulation technique, i.e., molecular dynamics. To show advantages and disadvantages of the particle method in comparison to the standard genetic algorithm, we analyse efficiency of the methods in finding the global minimum of multi-dimensional and multi-modal test-bed functions and we calculate the evaluation indices. We analyse also the ways the solution space is explored and the parameters of algorithms adjusted. The optimal heuristics are proposed. The tests carried out show that the choice of the most appriopriate optimization method depends on type of a problem considered. We show that the particle method is more efficient for finding the optimal solution for multi-modal problems with distinct global extreme, while the genetic algorithm is better for deceptive functions with several locals extreme, which are placed far away from the global optimum. This comes from the different ways in which the particle method and genetic algorithm explore the solution space. The particle method can be used for initial analysis of functions, which character is unknown.

11

Minimalizacja komunikacji pomiędzy subpopulacjami oraz wybór populacji początkowej dla lokalnych algorytmów genetycznych

Jasińska-Suwada A., Dzwinel W., Łagudza M.

Archiwum Informatyki Teoretycznej i Stosowanej

|

2000

|

T. 12, z. 1

17-36

PL

W artykule omawiamy problemy minimalizacji komunikacji pomiędzy subpopulacjami i doboru odpowiedniej populacji początkowej w lokalnych algorytmach genetycznych, w których elementy populacji umieszczone są na dwuwymiarowej siatce, a operacja krzyżowania dozwolona jest jedynie dla sąsiadujących osobników. Algorytmy te pozwalają na rozwiązanie problemów zwodniczych o szeroko rozpiętych, podatnych na rozerwanie schematach. Populacja została podzielona na dwie części przegrodą z oknem umożliwiającym krzyżowanie elementów należących do różnych subpopulacji. Testy wykazały, że szerokość okna w niewielkim stopniu wpływa na efektywność poszukiwania ekstremum. Prowadzi to do wniosku, że dla opisanego algorytmu można znacznie zminimalizować komunikację pomiędzy subpopulacjami. Przedstawiono testy, wykazujące, że specyficzne sposoby przygotowania populacji początkowej mogą istotnie wpływać na uzyskane wyniki. Rozkład "szachownicy" i rozkład dwustronny umożliwiają odnalezienie rozwiązania dla niektórych problemów znacznie efektywniej niż losowa populacja początkowa.

EN

In this paper we are dealing with minimization of the communication between the subpopulations and selection of initial population for local genetic algorithms (LGA). For the LGA individuals are located at the nodes of two-dimensional grid. Crossover operation is allowed only between neighbors. This type of algorithms is suitable for multidimensional, multimodal and deceptive problems with widely spanned schemata, which can be easily disrupted by crossover operation. To minimize the communication between subpopulations in parallel implementation of LGA, the initial population was devided into two parts by the barrier. The "window" in the barrier allowsa for transfer of individuals from different subpopulations. The tests show, that for the narrow window width (25%) the algorithm efficiency is approximately the same as for an "open" subpopulation but enabling the lowest communication rate. The tests show that particular types of initial population affect the efficiency of LGA. The checkerboard and bilateral patterns enable one to find the solution more efficiently than the random population.