Теоретическое и прикладное исследование сложных систем: машинное обучение, языки параллельного программирования, комплексные задачи маршрутизации и расписаний, геоинформационные системы и цифровая медицина (промежуточный)

В области исследования сложных систем выполнены работы по трем направлениям: исследование зависимости выживаемости роев агентов, эволюционирующих в условиях неблагоприятной изменяющейся среды, от стратегии энергообмена в рое; изучение асимптотической выживаемости и биоразнообразия искусственных биосфер с редуцированными внешней средой и пространственным фактором; исследование методов генерации репрезентативных выборок распределений исходящих и входящих степеней вершин ориентированных графов в интересах последующей генерации репрезентативных выборок моделей сетевых структур с неизвестной либо трудноизмеримой структурой. Выполнены работы по построению и актуализации карт местности. Представлен метод распознавания зданий по облаку точек. На первом этапе облако точек фильтруется для удаления низкой площади и растений, в котором будут храниться только здания-точки. На втором этапе сохраненные точки преобразуются в контуры, и эти контуры корректируются и упрощаются. В этой работе использованы PCL (Point Cloud Library) и OpenCV. Исследована задача алгоритмизации методики Прехтла по ранней диагностике патологий в развитии младенцев. Работа проводится совместно с Лабораторией мозга и нейрокогнитивного развития УрФУ. Методика Прехтла позволяет проводить данную оценку в количественном виде по пяти направлениям: уровень спонтанных движений (англ. fidgety), дополнительный репертуар движений, качество движений, анализ продемонстрированных поз, характер движений. Проведены исследовательские работы по модернизации программной инфраструктуры супервычислителя «УРАН» на основе технологии контейнеризации. Результаты позволили сократить накладные расходы при настройке окружения во время проведения вычислительных экспериментов. Технология контейнеризации активно использовалась при проведении исследований в области сегментации эхокардиографических изображений, в рамках которых сравнены несколько архитектур нейронных сетей и получено улучшение не менее чем на 2% по сравнению с предыдущими результатами. Проведены исследования в области анализа больших данных учебной активности пользователей массовых онлайн-курсов. Выявлены закономерности, которые могут использоваться для дальнейшего улучшения онлайн-курсов. Предложен ряд формализаций задачи слияния потоков воздушных судов (ВС) в виде кусочно-линейных и нелинейных задач конечномерный оптимизации. Рассмотренные критерии отражают основные требования к оптимальности слитой очереди: сокращение количества манёвров ВС и, как следствие, сокращение расхода горючего; ограничение снизу на величину варьирования момента прибытия ВС в точку слияния. При этом получаемая очередь должна удовлетворять основному критерию допустимости: наличию минимального безопасного временнóго интервала между соседними ВС. Кусочнолинейные постановки решались в рамках линейного программирования. Для нелинейных постановок продолжается работа по подбору подходящих численных методов условной минимизации, которые могут успешно преодолевать многоэкстремальность и “овражистость” оптимизируемых функций. Предложен подход к сравнению методов захвата и распознавания мгновенных и протяженных кистевых жестов при помощи аниматронной модели кисти руки.