|
Принятые статьи
Visual Analytics of Twitter and Social Media Dataflows: a Casestudy of COVID-19 Rumors
M.S. Ulizko, E.V. Antonov, M. A. Grigorieva, E.S. Tretyakov, R.R. Tukumbetova, A.A. Artamonov
Принято: 2021-10-24
Аннотация
One of the most significant and rapidly developing fields of data analysis is information flow management. The analysis targeted and stochastic dissemination patterns are studied. The solving of such problems is daunting due to the global growth of the amount of information and its availability for a wide range of users.
The paper presents a study of dissemination of information in open networks on the example of COVID-19. The study was conducted with the use of web scraping, methods of linguistic analysis and visual analytics. As sources of information variety of sources were used, such as the largest world and Russian information services, social networks and instant messengers. The paper considers statistical analysis of English media articles and posts form Twitter, dissemination of data flows between countries and information source. The developed methods can be scaled up to analyse information events of various topics.
Spherical lenses for virtual optic experiments
V.A. Debelov, N.Yu. Dolgov
Принято: 2021-10-21
Аннотация
While the mathematical modeling of optical phenomena, a computer calculation is often performed, confirming the conclusions made. To do this, a virtual computer model of the optical installation is created in the form of a 3D scene. Also, virtual scenes are often used in training when creating presentations.
This paper describes computer models of spherical lenses and the calculation of the interaction of linear polarized light rays with them. It is focused on applications that use ray tracing. It is known that light of any polarization can be represented on the basis of the mentioned one. The reflected and all rays passing through the lens that arise due to internal reflections are calculated from the ray incident on the scene object. The number of internal reflections is set by the parameter. All output rays are calculated based on the application of Fresnel’s equations and are characterized by intensity values and polarization parameters.
We selected spherical lenses, since they are most often used in optic installations. They are constructed on the basis of the application of the set-theoretic intersection of geometric primitives: a half-space, a sphere, a cone, a cylinder and their complements to the scene space. An advanced user can build their own objects by analogy, for example, cylindrical lenses.
Semiotic approach in visual communication design
A.A. Zakharova, A.V. Shklyar, E.V. Vekhter
Принято: 2021-10-21
Аннотация
A visual analytics means is a set of tools used to obtain a visual representation of the data explored by the user, its interpretation and complete analysis. It is quite possible that such a set will be a developed specialized environment for continuous user interaction with a data stream, which has the capacity to control and replace the way of visual data representation. A wide range of existing visualization tools, as well as unlimited borrowing of technological solutions originally intended for a narrow application area, and the transfer of the capabilities they create to other directions make it urgent to form a sound approach to the comparison and selection of means of data visual representation of a given complexity [1]. The purpose of this selection is to save the end user’s resources, based on the absence or minimization of resource losses arising at the stage of selection and testing of visual analytics tools. The paper shows the possibility of using a semiotic visualization model for purposeful design or selection of visualization tools.
An experience of using CinemaScience format for 3D scientific visualization
Pavel Vasev, Sergey Porshnev, Majid Forghani, Dmitry Manakov, Mikhail Bakhterev, Ilya Starodubtsev
Принято: 2021-10-21
Аннотация
To visualize any new entity, a visualization should be designed and programmed. Investigating approaches for programming new scientific visualizations, we come to the following idea: utilize CinemaScience format to describe 3D scenes. CinemaScience is developed for storing and visualizing supercomputer and physical modelling results, and differs with simplicity both for human and machine. It has a set of interesting features, for example it allows to specify dynamics in views dependent on parameters. However its current known applications are of 2D graphics, and in this paper we extend it for 3D case. It's main idea is to treat Cinema artifacts as visual objects of explicit type. We successfully used the suggested approach in various visualization tasks, examples are presented in the paper. We developed the open-source web application that implements the suggested approach. It is open-source and its main features are also described in the paper.
Synthesis and Visualization of Image Datasets of Parametric 3D Model for Neural Network Training and Testing in Data-Poor Conditions
O.V. Kretinin, E.V. Popov, A.P. Tsapaev, L.O. Fedosova, M.I. Tyurikov
Принято: 2021-10-18
Аннотация
Flaw detection of the inner surfaces of especially critical pipes is based on visualization, which requires complex optical systems equipped with artificial intelligence functions. Training of such systems is very complicated due to the limited volume of defective products. The paper describes training and testing machine learning algorithms in poor data by the example of detecting a defect at the inner surface of a pipe. The authors propose a method for developing a set of synthetic training images obtained by 3D models of technical objects with parameterized defects applied to them. Images can be generated by parametric description of the artificially defected inner surface of a pipe 3D model in Autodesk Inventor environment. Windows AutoIt OS automation environment is applicable to generate synthetic images and masks. The method allows obtaining a set of synthetic pipe images for training neural networks with U-Net and LinkNet architectures. The trained neural networks testing has shown the defect recognition at a high level both on a synthetic sample of images and on real images of inner surface of rejected pipes.
Визуализация графовых моделей: подход к построению метафор представления
Р.А. Исаев, А.Г. Подвесовский
Принято: 2021-10-17
Аннотация
В статье представлено развитие авторского подхода к визуализации графовых моделей различных типов, основанного на применении метафор визуализации и направленного на повышение когнитивной ясности данных моделей. Исследуется одна из ключевых для данного подхода задач – формализация процесса построения метафор представления графовых моделей. Рассмотрены особенности графовых моделей, позволяющие формализовать процесс их визуализации, введена необходимая терминология. Сформулирован ряд принципов, которые требуется учитывать при формировании метафор представления графовых моделей. На основе введенных принципов предложен общий подход к построению метафор представления для визуализации произвольных графовых моделей. Основные идеи применения предложенного подхода продемонстрированы на примерах построения метафор представления для двух типов графовых моделей: нечеткой когнитивной карты и сети Байеса. В порядке обсуждения результатов сформулировано противоречие между объемом метафоры представления и ее когнитивной ясностью, а также высказана гипотеза о взаимосвязи данного противоречия с законом Хика. Отмечена целесообразность экспериментального исследования данной взаимосвязи и уточнения ее параметров, в том числе с целью разработки рекомендаций по построению эффективных метафор представления графовых моделей. В перспективе представленный подход может стать важной составляющей комплексного подхода к построению механизма визуализации произвольной графовой модели, обеспечивающего поддержку эффективного визуального анализа на протяжении всех этапов работы с моделью.
Methods of Constructing a Visual Map of Generalized Computational Experiment
A.A. Zakharova, D.A. Korostelyov, A.G. Podvesovskii, V.A. Galaktionov
Принято: 2021-10-17
Аннотация
The paper considers the problem of evaluating the state of a generalized computational experiment in the context of a general problem of creating methods for adaptive planning and control of a generalized computational experiment in mathematical modeling of real physical processes. A generalized computational experiment implies multiple solution of the numerical simulation problem for various sets of values of defining model parameters. As a method for assessing a generalized computational experiment state, it is proposed to visualize a set of experimental data specifying this state then followed by analysis of the resulting visual image. An approach to visualization of a generalized computational experiment state is proposed based on constructing a visual map. The concept of a visual map of a generalized computational experiment is introduced, and several methods of its construction are proposed. Examples of application of those methods are considered when assessing the accuracy of numerical models of the OpenFOAM software platform for a three-dimensional problem of inviscid flow around a cone.
Ontology-Driven Tools for EEG-Based Neurophysiological Research Automation
K.V. Ryabinin, S.I. Chuprina, I.A. Labutin
Принято: 2021-10-17
Аннотация
Studying the neurophysiological aspects of human cognition reveals the brain activity patterns, which are the key for objective assessment of human situative behavior. This, in turn, brings new possibilities for both industry and humanities. Industry gains a new way of human-computer interaction based on the brain wave analysis that allows controlling computers by mental activity. Humanities like psychology, sociology, politology, and linguistics can utilize the brain activity patterns during experiments to measure and classify reactions of informants to different modelled situations thereby increasing the precision and objectivity of research results. One of the most convenient ways to monitor brain activity is the non-invasive electroencephalography (EEG). To conduct the EEG-based research, stimuli representation tools are required as well, which should support the synchronization mechanisms with the EEG hardware. In spite of many existing software platforms devoted to conducting EEG-based experiments, high-level versatile tools are badly needed by scholars, especially the ones who do not have much experience in programming, signal processing, and hardware management.
In this paper, we propose an adaptable ontology-driven toolchain for conducting EEG-based neurophysiological experiments applied to various scientific domains including digital humanities and computational linguistics. This toolchain provides a high-level graphical user interface that does not require special IT skills for customization. By modifying the underlying ontologies, this toolchain can be easily tuned to the specifics of particular experiment setups, as well as integrated with different third-party EEG hardware and signal processing software. Herewith, the toolchain’s core requires no source code modifications.
The high-level graphical user interface of the toolchain provides the user with a data flow diagram (DFD) editor that enables defining the particular data processing pipeline in an intuitive way instead of programming the data processing from scratch. This solution is built upon our ontology-driven visual analytics platform called SciVi. In the present work, new SciVi capabilities are introduced, which allow this platform to be utilized for conducting neurophysiological experiments. The main new features cover the representation of audio-visual stimuli, as well as retrieving, processing, and analyzing the EEG data.
Using the approach proposed, we successfully composed the particular toolchain incorporating medical-grade EEG device EBNeuro Be Plus LTM, related calibration, data acquisition, and visualization methods along with such data processing algorithms as Linear Discriminant Analysis, Common Spatial Patterns, and Power Spectral Density. This particular toolchain was utilized to conduct preliminary neurophysiological experiments related to discrimination of brain activity by reading words with certain linguistic features in three different tasks: visual stimuli vs their absence, meaningful stimulus vs placeholder, and transitive verb vs intransitive verb. Brain activity patterns for some of the tasks were obtained.
Preprocessing and visualization of the VVER reactor operational parameters archive
S. Ten, A.M. Zagrebayev, V.V. Pilyugin
Принято: 2021-10-17
Аннотация
For the most part, the solution of the problem of visualizing any data depends on the structure, size and type of data provided. In this work, the data are archives of RBMK or VVER reactors provided from different control and protection systems of the reactors. Despite the fact that several visualization complexes have already been developed, the visualization task is still relevant due to the necessity to improve the quality of monitoring systems and operational personnel.
This paper describes the mathematical apparatus for express analysis of the archive of operational parameters of a VVER nuclear reactor. The developed software makes it possible to carry out express analysis of the VVER reactor archive in terms of plotting altitude or time graphs, as well as using dynamic visualization using the Chernoff faces method, which in turn can provide scientific and practical benefits due to improvement the work quality of operating personnel and conduction analysis of situations that requires additional attention and more detailed analysis.
Also, the fundamental concept of this work is the method of scientific visualization, which is widely used in various theoretical and experimental studies. It can be said that the main aim of scientific visualization is to make invisible visible.
Полихроматическая диагностика пламени с гильберт-верификацией визуализированной фазовой структуры
Ю.Н. Дубнищев, В.А. Арбузов, Э.В. Арбузов, О.С. Золотухина, В.В. Лукашов
Принято: 2021-10-15
Аннотация
Работа направлена на решение научной и практической проблемы не возмущающей диагностики фазовых и температурных полей реагирующих струй и пламени. На примере исследования осесимметричного водородно-воздушного диффузионного пламени представлен метод, основанный на полихроматической гильберт-визуализации полей фазовой оптической плотности, индуцированных температурным полем в исследуемой среде, попиксельной обработке регистрируемых фотоматрицей RAW-изображений в RGB-каналах и гильберт-верификации полученных результатов. Фазовая структура зондирующего светового поля в приближении осевой симметрии исследуемого пламени анализируется с использованием преобразования Абеля. Выполняется итерационный подбор радиальных профилей температуры, адаптированных кривыми Безье, с последующим вычислением пространственной структуры показателя преломления и фазовой функции. Реконструкция температурного поля выполняется с учётом разнообразия парциальных оптических свойств газовой смеси в модели, согласованной с дисперсионной формулой Гладстона-Дейла. Обсуждается влияние возмущений воздушной среды, окружающей пламя, на его осевую симметрию. Критерием достоверности результатов исследования является сравнение гильбертограмм, полученных в эксперименте, и гильбертограмм, реконструированных из фазовых структур, индуцированных температурными полями.
Animations analysis in experimental fluid dynamics
I. A. Znamenskaya, N. N. Sysoev, I. A. Doroshchenko
Принято: 2021-10-15
Аннотация
Digital imaging became one of the main tools for studying fluid dynamics. Modern high-speed cameras support video recording at high frame rates which makes it possible to study extended high-speed processes. We demonstrate here different animations based on various methods of visualization: water temperature evolution with a frame rate of 115 Hz; high-speed shadowgraph visualization of different flows – supersonic water jet formation process (100 000 frames / s), shadowgraph animations of the shock waves created by the pulsed discharges (124 000 frames / s). Also, as an example of plasma radiation emission technique, we offer 9 sequential images of the pulse gas discharge visualization obtained by the high-speed CCD camera with the 100 ns delay between frames. We used a commercial and developed in-house software based on the machine vision and learning techniques for automatic flow animations processing. The examples of the automatic bow shock and oblique shock detection using Canny edge detection and Hough transform on the pre-trained convolutional neural network are provided and discussed.
Methods and technologies of cosmonaut rescue simulation in virtual environment systems
A.V. Maltsev, E.V. Strashnov, M.V. Mikhaylyuk
Принято: 2021-09-30
Аннотация
The paper presents original methods and approaches for simulation the process of cosmonaut rescue using jet pack within virtual environment system VirSim developed at the SRISA RAS. Proposed solutions are based on modern technologies of virtual reality (VR), including Oculus Rift CV1 VR headset, Oculus Touch controllers and Manus Prime II VR gloves. For human interaction with a computer-synthesized environment, a virtual model of cosmonaut with space jet pack was developed, hands of which copy movements of the operator's real hands. Control of virtual jet pack is performed on the basis of the operator impacts on elements of jet pack’s three-dimensional control panel through cosmonaut model's hands. To introduce this approach into virtual environment system, methods were developed for dynamics simulation and control of cosmonaut model, including implementation of its hand movement, operation of control panel and thrusters. Results obtained in the paper can be used to create training complex for learning cosmonauts to rescue when they accidentally separate from the International Space Station.
ВИЗУАЛИЗАЦИЯ МОРФОЛОГИИ РАЗРУШЕНИЯ РЕБРА ПРИ ВОЗДЕЙСТВИИ КОЛЮЩЕ-РЕЖУЩИМ ПРЕДМЕТОМ
М.А. Кислов, К.Н. Крупин
Принято: 2021-09-06
Аннотация
С помощью нативных экспериментов и математического моделирования установлены и визуализированы морфологические признаки колото-резаного повреждения ребра. Выявлены закономерности распределения нагрузки в костной ткани при этом виде травмы. Выявлена и визуализирована зона действия зоны острия клинка ножа и перехода торцевого резания в продольное. Предложено применение метода конечно-элементного анализа колото-резаного повреждения костной ткани.
Визуализация результатов расчетов газодинамических течений на смешанных локально-адаптивных сетках
С.А. Суков
Принято: 2021-09-02
Аннотация
В статье обсуждается проблема визуализации результатов численного моделирования газодинамических течений на смешанных локально-адаптивных сетках с определением значений переменных в центрах масс расчетных ячеек. Описан алгоритм преобразования иерархических адаптивных сеток, состоящих из тетраэдров, треугольных призм, четырехугольных пирамид и гексаэдров, к конформному виду. Идея предлагаемого алгоритма состоит в декомпозиции подмножества сеточных ячеек с висячими узлами на ребрах на тетраэдры и пирамиды с добавлением новых вершин в центры масс многогранников. Интерполяция значений сеточных функций выполняется на основе дискретного аналога формулы интегрального представления градиента. Применение алгоритма позволяет отображать поля сеточных функций программными средствами визуализации данных на нерегулярных сетках. На примере визуализации стационарного сверхзвукового течения у поверхности сферы с использованием пакета Tecplot продемонстрированы преимущества и недостатки различных вариантов представления данных. Среди них отображение результатов на сетке с висячими узлами без изменения топологии, перенос решения на стартовую конформную сетку, визуализация полиэдров и преобразование адаптивной сетки к конформному виду с декомпозицией ячеек и интерполяцией данных.
Обработка визуальных экспериментальных PIV-данных при помощи генератора случайных синтетических частиц
А.А. Мочалов, А.Ю. Вараксин
Принято: 2021-08-22
Аннотация
Исследование свободных нестационарных вихревых структур методом PIV требует поиска наиболее рационального подхода к обработке визуальных данных. В работе проведена оценка качественных и количественных характеристик полей скорости на основе генератора искусственных частиц-трассеров. Рассмотрен упрощенный случай плоского твердотельного поворота с заданной скоростью, как наиболее близкий к вихревому движению.
Investigation of the jet liquid flows structure by multicolor Particle Image Velocimetry
S. S. Usmanova, A. V. Kuchmenko, N. M. Skornyakova, M. V. Sapronov
Принято: 2021-07-30
Аннотация
The work aim was to find out the possibility of using multicolor particle image velocimetry for the diagnosis of jet liquid flows. The main difference between this method and particle image velocimetry is that three laser planes of different wavelengths located at a short distance from each other are used as probing radiation. This modification allows obtaining information about the flow structure simultaneously in three different planes. A jet liquid stream from a sprayer has been considered as a research object. As a result, a laboratory setup was assembled and a series of experiments were carried out. The paper presents examples of experimental images, the processing result, describes its algorithm, and also estimates the accuracy of the data obtained.
Дендрограммы в региональном социально-экономическом анализе: интерпретация и верификация
В.И. Блануца
Принято: 2021-07-25
Аннотация
В последнее десятилетие вырос интерес к региональному социально-экономическому анализу. Для визуализации его результатов используются различные инструменты. Одним из них является дендрограмма. Однако в мировой науке отсутствует обобщение опыта применения дендрограмм для отображения последовательности объединения регионов в социально-экономические кластеры. Поэтому целью нашего исследования стало обобщение такого опыта с акцентом на интерпретацию и верификацию дендрограмм. На основе восьми библиографических баз данных с помощью специального алгоритма семантического поиска выявлено более восьмидесяти журнальных статей, опубликованных во всем мире в последние два десятилетия. В этих статьях размещены сто тридцать дендрограмм. Их анализ показал, что основным назначением древовидных диаграмм является фиксация последовательности объединения регионов в кластеры и обоснование количества кластеров. Предложено два новых вида интерпретации дендрограмм – выделение ядер в кластерах и определение уровня социально-экономической сплоченности кластеров. Для проверки обоснованности определения количества кластеров предложен авторский алгоритм выявления оптимального варианта кластеризации, опирающийся на представление о сложности дерева в теории графов. Перечислены десять основных проблем визуализации результатов регионального социально-экономического анализа с помощью дендрограмм.
Визуализация процессов управления эффективностью деятельности и оценки кадрового потенциала университета
В.Д. Колычев, Н.А. Буданов
Принято: 2021-07-11
Аннотация
Статья посвящена разработке и применению комплекса визуальных аналитических моделей, используемых при управлении эффективностью деятельности на основе ключевых показателей и оценке кадрового потенци-ала Университета с применением комплексного информационно-аналитического инструментария. Актуальность разработки и применения методов визуальной аналитики направлена на повышение эффективности принятия управленческих решений, стратегическое планирование и оценку потенциала роста и развития. Необходимость разработки методов визуаль-ной аналитики в сфере управления эффективностью деятельности обуслов-лена происходящей в настоящее время перенастройкой функционирования крупномасштабных конкурентоспособных высокотехнологичных предприя-тий, ориентированных в первую очередь на усовершенствованную техноло-гию целеполагания и использование современных методов анализа кадро-вого потенциала. В статье представлен набор визуальных моделей, исполь-зуемых для комплексного анализа и оценки эффективности деятельности организации, основанный на использовании набора средств геометрическо-го моделирования, позволяющих применить современный компьютерный инструментарий для демонстрации методов принятия управленческих ре-шений.
|
|
|
