<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<!DOCTYPE article PUBLIC "-//NLM//DTD JATS (Z39.96) Journal Publishing DTD v1.3 20210610//EN" "JATS-journalpublishing1-3.dtd">
<article article-type="research-article" dtd-version="1.3" xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" xml:lang="ru"><front><journal-meta><journal-id journal-id-type="publisher-id">izvestswsu</journal-id><journal-title-group><journal-title xml:lang="ru">Известия Юго-Западного государственного университета</journal-title><trans-title-group xml:lang="en"><trans-title>Proceedings of the Southwest State University</trans-title></trans-title-group></journal-title-group><issn pub-type="ppub">2223-1560</issn><issn pub-type="epub">2686-6757</issn><publisher><publisher-name>ЮЗГУ</publisher-name></publisher></journal-meta><article-meta><article-id pub-id-type="doi">10.21869/2223-1560-2018-22-4-123-134</article-id><article-id custom-type="elpub" pub-id-type="custom">izvestswsu-383</article-id><article-categories><subj-group subj-group-type="heading"><subject>Research Article</subject></subj-group><subj-group subj-group-type="section-heading" xml:lang="ru"><subject>Информатика, вычислительная техника и управление</subject></subj-group><subj-group subj-group-type="section-heading" xml:lang="en"><subject>Computer science, computer engineering and IT managment</subject></subj-group></article-categories><title-group><article-title>НЕЙРОСЕТЕВЫЕ МОДУЛИ С ВИРТУАЛЬНЫМИ ПОТОКАМИ ДЛЯ КЛАССИФИКАЦИИ И ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ФУНКЦИОНАЛЬНОГО СОСТОЯНИЯ СЛОЖНЫХ СИСТЕМ</article-title><trans-title-group xml:lang="en"><trans-title>HYBRID DECIDING MODULES WITH VIRTUAL STREAMS FOR CLASSIFICATION AND PREDICTION OF FUNCTIONAL STATE OF COMPLEX SYSTEMS</trans-title></trans-title-group></title-group><contrib-group><contrib contrib-type="author" corresp="yes"><name-alternatives><name name-style="eastern" xml:lang="ru"><surname>Киселев</surname><given-names>А. В.</given-names></name><name name-style="western" xml:lang="en"><surname>Kiselev</surname><given-names>A. V.</given-names></name></name-alternatives><email xlink:type="simple">kiselevalexey@gmail.com</email><xref ref-type="aff" rid="aff-1"/></contrib><contrib contrib-type="author" corresp="yes"><name-alternatives><name name-style="eastern" xml:lang="ru"><surname>Петрова</surname><given-names>Т. В.</given-names></name><name name-style="western" xml:lang="en"><surname>Petrova</surname><given-names>T. V.</given-names></name></name-alternatives><email xlink:type="simple">ptata@ya.ru</email><xref ref-type="aff" rid="aff-1"/></contrib><contrib contrib-type="author" corresp="yes"><name-alternatives><name name-style="eastern" xml:lang="ru"><surname>Дегтярев</surname><given-names>С. В.</given-names></name><name name-style="western" xml:lang="en"><surname>Degtyaryov</surname><given-names>S. V.</given-names></name></name-alternatives><email xlink:type="simple">sergeyd12@gmail.com</email><xref ref-type="aff" rid="aff-1"/></contrib><contrib contrib-type="author" corresp="yes"><name-alternatives><name name-style="eastern" xml:lang="ru"><surname>Рыбочкин</surname><given-names>А. Ф.</given-names></name><name name-style="western" xml:lang="en"><surname>Rybochkin</surname><given-names>A. F.</given-names></name></name-alternatives><email xlink:type="simple">truten01@yandex.ru</email><xref ref-type="aff" rid="aff-1"/></contrib><contrib contrib-type="author" corresp="yes"><name-alternatives><name name-style="eastern" xml:lang="ru"><surname>Филист</surname><given-names>С. А.</given-names></name><name name-style="western" xml:lang="en"><surname>Filist</surname><given-names>S. A.</given-names></name></name-alternatives><email xlink:type="simple">sfilist@gmail.com</email><xref ref-type="aff" rid="aff-1"/></contrib><contrib contrib-type="author" corresp="yes"><name-alternatives><name name-style="eastern" xml:lang="ru"><surname>Шаталова</surname><given-names>О. В.</given-names></name><name name-style="western" xml:lang="en"><surname>Shatalova</surname><given-names>O. V.</given-names></name></name-alternatives><email xlink:type="simple">shatolg@mail.ru</email><xref ref-type="aff" rid="aff-1"/></contrib><contrib contrib-type="author" corresp="yes"><name-alternatives><name name-style="eastern" xml:lang="ru"><surname>Мишустин</surname><given-names>В. Н.</given-names></name><name name-style="western" xml:lang="en"><surname>Mishustin</surname><given-names>V. N.</given-names></name></name-alternatives><email xlink:type="simple">vladimirshef2011@yandex.ru</email><xref ref-type="aff" rid="aff-1"/></contrib></contrib-group><aff-alternatives id="aff-1"><aff xml:lang="ru"><institution>ФГБОУ ВО «Юго-Западный государственный университет»</institution></aff><aff xml:lang="en"><institution>Southwest State University</institution></aff></aff-alternatives><pub-date pub-type="collection"><year>2018</year></pub-date><pub-date pub-type="epub"><day>28</day><month>08</month><year>2018</year></pub-date><volume>22</volume><issue>4</issue><fpage>123</fpage><lpage>134</lpage><permissions><copyright-statement>Copyright &amp;#x00A9; Киселев А.В., Петрова Т.В., Дегтярев С.В., Рыбочкин А.Ф., Филист С.А., Шаталова О.В., Мишустин В.Н., 2018</copyright-statement><copyright-year>2018</copyright-year><copyright-holder xml:lang="ru">Киселев А.В., Петрова Т.В., Дегтярев С.В., Рыбочкин А.Ф., Филист С.А., Шаталова О.В., Мишустин В.Н.</copyright-holder><copyright-holder xml:lang="en">Kiselev A.V., Petrova T.V., Degtyaryov S.V., Rybochkin A.F., Filist S.A., Shatalova O.V., Mishustin V.N.</copyright-holder><license xml:lang="ru" license-type="creative-commons-attribution" xlink:href="https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/" xlink:type="simple"><license-p>Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.</license-p></license><license xml:lang="en" license-type="creative-commons-attribution" xlink:href="https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/" xlink:type="simple"><license-p>This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.</license-p></license></permissions><self-uri xlink:href="https://izvestswsu.elpub.ru/jour/article/view/383">https://izvestswsu.elpub.ru/jour/article/view/383</self-uri><abstract><p>В статье рассмотрена проблема построения интеллектуальных систем поддержки принятия решений по классификации и прогнозированию функционального состояния сложных систем. Для прогнозирования состояния сложных систем предложены нейросетевые решающие модули с виртуальными потоками, которые отражают скрытые системные связи между наблюдаемыми и не наблюдаемыми признаками. При этом вектор информативных признаков на входе решающего модуля состоит из двух подвекторов, первый из которых соответствует реальным потокам, а второй - виртуальным потокам. Проведено имитационное моделирование процессов классификации с использованием латентных переменных, которое позволило оценить влияние на качество классификации искусственно введенных виртуальных потоков. Разработана структура нейросетевой модели с виртуальными потоками рекуррентного типа. Структура состоит из N последовательно включенных нейросетевых аппроксиматоров. Выходы предыдущих аппроксиматоров объединяются с вектором информативных признаков последующих аппроксиматоров, что позволяет формировать виртуальные потоки различной размерности. Разработан метод формирования нелинейных моделей виртуальных потоков, отличающийся использованием метода МГУА-моделирования для получения моделей влияния реальных потоков на виртуальные потоки, получаемых посредством нелинейных адалинов. Метод позволяет формировать подвектор латентных переменных неограниченной размерности. Нелинейные модели виртуальных потоков формируются посредством метода, основанного на использовании МГУА-моделирования. Метод позволяет получить нейросетевые структуры, построенные на основе МГУА-моделей и нелинейных адалинов, позволяющие формировать подвектор латентных переменных неограниченной размерности.</p></abstract><trans-abstract xml:lang="en"><p>The problem reviewed of building intelligent decision support systems for classification and prediction of the functional state of complex systems in the article. To predict the state of complex systems, hybrid decision modules with virtual flows are proposed, which reflect the hidden system connections between real and virtual data. The vector of informative features at the input of the hybrid decision module consists of two subsectors, the first of which corresponds to real flows, and the second - to virtual flows. Simulation modeling of classification processes using latent variables was performed, which allowed to evaluate the effect on the quality of classification of artificially introduced virtual flows. The structure of a neural network model with virtual recurrent-type streams is developed. The structure consists of N consecutively included neural network approximants. The outputs of the previous approximators are combined with the vector of in-formative attributes of the subsequent approximators, which allows forming virtual flows of different dimensions. A method is developed for the formation of non-linear models of virtual flows, characterized by the use of the GMDH-simulation method to obtain models of the influence of real flows on virtual flows, learned through nonlinear adalines. The method makes it possible to form a subvector of latent variables of unlimited dimension. Non-linear models of virtual flows are formed through a method based on the use of GMDH modeling. The method makes it possible to obtain neural network structures built on the basis of GMDH models and nonlinear adalines, which make it possible to form a subvector of latent variables of unlimited dimensionality.</p></trans-abstract><kwd-group xml:lang="ru"><kwd>функциональное состояние сложных систем</kwd><kwd>нейросетевой решающий модуль</kwd><kwd>латентная переменная</kwd><kwd>аппроксиматоры</kwd><kwd>МГУА-модель</kwd><kwd>виртуальные потоки</kwd><kwd>functional state of complex systems</kwd><kwd>neural network decision module</kwd><kwd>latent variable</kwd><kwd>approximants</kwd><kwd>GMDH model</kwd><kwd>virtual flows</kwd></kwd-group></article-meta></front><back><ref-list><title>References</title><ref id="cit1"><label>1</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Филист С.А., Волков И.И., Емельянов С.Г. Метод классификации сложных объектов на основе анализа структурных функций медленных волн // Биомедицинская радиоэлектроника. 2012. №4. С.6-11.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Филист С.А., Волков И.И., Емельянов С.Г. Метод классификации сложных объектов на основе анализа структурных функций медленных волн // Биомедицинская радиоэлектроника. 2012. №4. С.6-11.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit2"><label>2</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Филист С.А., Томакова Р.А., Яа Зар До. Универсальные сетевые модели для задач классификации биомедицинских данных // Известия Юго-Западного государственного университета. 2012. № 4 (43). Ч. 2. С. 44-50.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Филист С.А., Томакова Р.А., Яа Зар До. Универсальные сетевые модели для задач классификации биомедицинских данных // Известия Юго-Западного государственного университета. 2012. № 4 (43). Ч. 2. С. 44-50.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit3"><label>3</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Использование гибридных нейросетевых моделей для многоагентных систем классификации в гетерогенном пространстве информативных признаков / С.А. Филист, А.Г. Курочкин, В.В. Жилин [и др.] // Прикаспийский журнал: управление и высокие технологии. Научно-технический журнал. 2015. № 3 (31). C.85-95.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Использование гибридных нейросетевых моделей для многоагентных систем классификации в гетерогенном пространстве информативных признаков / С.А. Филист, А.Г. Курочкин, В.В. Жилин [и др.] // Прикаспийский журнал: управление и высокие технологии. Научно-технический журнал. 2015. № 3 (31). C.85-95.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit4"><label>4</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Синтез дополнительного информативного признака для нейронной сети прямого распространения / А.О. Позин, С.А. Филист, А.Н. Шуткин [и др.] // Новые решения в области упрочняющих технологий: взгляд молодых специалистов: сборник научных статей по материалам Международной научно-практической конференции. Курск, 2016. С. 212-217.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Синтез дополнительного информативного признака для нейронной сети прямого распространения / А.О. Позин, С.А. Филист, А.Н. Шуткин [и др.] // Новые решения в области упрочняющих технологий: взгляд молодых специалистов: сборник научных статей по материалам Международной научно-практической конференции. Курск, 2016. С. 212-217.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit5"><label>5</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Позин А.О., Филист С.А., Шуткин А.Н. Тестирующие гибридные системы с дополнительным пространством информативных признаков // Современные информационные технологии в управлении качеством: сборник статей V Международной научно-прикладной конференции. Пенза: Приволжский Дом знаний, 2016. С.46-50.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Позин А.О., Филист С.А., Шуткин А.Н. Тестирующие гибридные системы с дополнительным пространством информативных признаков // Современные информационные технологии в управлении качеством: сборник статей V Международной научно-прикладной конференции. Пенза: Приволжский Дом знаний, 2016. С.46-50.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit6"><label>6</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Теория проектирования нечетких сетевых экспертных систем для управления медико-экологической безопасностью / Н.А. Кореневский, С.А. Филист, А.Б. Красковский [и др.] // Научные ведомости Белгородского государственного университета. Серия: История. Политология. Экономика. Информатика. 2009. № 9-1 (64). Т. 11. С.146-151.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Теория проектирования нечетких сетевых экспертных систем для управления медико-экологической безопасностью / Н.А. Кореневский, С.А. Филист, А.Б. Красковский [и др.] // Научные ведомости Белгородского государственного университета. Серия: История. Политология. Экономика. Информатика. 2009. № 9-1 (64). Т. 11. С.146-151.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit7"><label>7</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Леоненков А.В. Нечеткое моделирование в среде Matlab и fuzzyTECH. СПб.: БХВ - Петербург, 2005. 736 с.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Леоненков А.В. Нечеткое моделирование в среде Matlab и fuzzyTECH. СПб.: БХВ - Петербург, 2005. 736 с.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit8"><label>8</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Шуткин А.Н., Позин А.О., Филист С.А. Адаптируемые к структуре данных классификаторы в задачах прогнозирования профессиональных заболеваний // Искусственный интеллект в решении актуальных социальных и экономических проблем XXI века: сб. ст. по материалам Второй Всерос. науч.-практ. конф. Пермь, 2017. С.161-164.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Шуткин А.Н., Позин А.О., Филист С.А. Адаптируемые к структуре данных классификаторы в задачах прогнозирования профессиональных заболеваний // Искусственный интеллект в решении актуальных социальных и экономических проблем XXI века: сб. ст. по материалам Второй Всерос. науч.-практ. конф. Пермь, 2017. С.161-164.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit9"><label>9</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Старцев Е.А., Шаталова О.В., Уварова В.В. Двумерные нейросетевые структуры мета-анализа медико-экологических данных // Искусственный интеллект в решении актуальных социальных и экономических проблем XXI века: сб. ст. по материалам Всерос. науч.-практ. конф. Пермь, 2016. С.161-164.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Старцев Е.А., Шаталова О.В., Уварова В.В. Двумерные нейросетевые структуры мета-анализа медико-экологических данных // Искусственный интеллект в решении актуальных социальных и экономических проблем XXI века: сб. ст. по материалам Всерос. науч.-практ. конф. Пермь, 2016. С.161-164.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit10"><label>10</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Позин А.О., Старцев Е.А., Уварова В.В. МГУА-нейронные сети для прогнозирования состояния сложных систем с временными лагами // Нейроинформатика, ее приложения и анализ данных: материалы XXIV Всероссийского семинара. Красноярск: Институт вычислительного моделирования СО РАН, 2016. С. 50-55.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Позин А.О., Старцев Е.А., Уварова В.В. МГУА-нейронные сети для прогнозирования состояния сложных систем с временными лагами // Нейроинформатика, ее приложения и анализ данных: материалы XXIV Всероссийского семинара. Красноярск: Институт вычислительного моделирования СО РАН, 2016. С. 50-55.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit11"><label>11</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Артеменко М.В., Калугинa Н.М., Шуткин А.Н. Формирование множества информативных показателей на основании аппроксимирующего полинома Колмогорова-Габора и максимального градиента функциональных различий // Известия Юго-Западного государственного университета. Серия: Управление, вычислительная техника, информатика. Медицинское приборостроение. 2016. №1(18). C.116-123.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Артеменко М.В., Калугинa Н.М., Шуткин А.Н. Формирование множества информативных показателей на основании аппроксимирующего полинома Колмогорова-Габора и максимального градиента функциональных различий // Известия Юго-Западного государственного университета. Серия: Управление, вычислительная техника, информатика. Медицинское приборостроение. 2016. №1(18). C.116-123.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit12"><label>12</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Хайкин С. Нейронные сети: полный курс: [пер. с англ.]. 2-е изд., испр. М.: ООО «И.Д. Вильямс», 2006. 1104 с.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Хайкин С. Нейронные сети: полный курс: [пер. с англ.]. 2-е изд., испр. М.: ООО «И.Д. Вильямс», 2006. 1104 с.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit13"><label>13</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Мохаммед А.А., Филист С.А., Шаталова О.В. Моделирование импеданса биоматериалов в среде MATLAB // Известия Юго-Западного государственного университета. Серия: Управление, вычислительная техника, информатика. Медицинское приборостроение. 2013. № 4. С. 73-78.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Мохаммед А.А., Филист С.А., Шаталова О.В. Моделирование импеданса биоматериалов в среде MATLAB // Известия Юго-Западного государственного университета. Серия: Управление, вычислительная техника, информатика. Медицинское приборостроение. 2013. № 4. С. 73-78.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit14"><label>14</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Томакова Р.А., Шаталова О.В., Томаков М.В. Теоретико-множественный подход и теория графов в обработке сложноструктурируемых изображений : монография. Курск, 2012. 119 с.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Томакова Р.А., Шаталова О.В., Томаков М.В. Теоретико-множественный подход и теория графов в обработке сложноструктурируемых изображений : монография. Курск, 2012. 119 с.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit15"><label>15</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Способ моделирования нечетких моделей в пакете MATLAB для биомедицинских приложений / В.В. Жилин, С.А. Филист, Халед Абдул Рахим, О.В. Шаталова // Медицинская техника. 2008. №2. С. 15-17.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Способ моделирования нечетких моделей в пакете MATLAB для биомедицинских приложений / В.В. Жилин, С.А. Филист, Халед Абдул Рахим, О.В. Шаталова // Медицинская техника. 2008. №2. С. 15-17.</mixed-citation></citation-alternatives></ref></ref-list><fn-group><fn fn-type="conflict"><p>The authors declare that there are no conflicts of interest present.</p></fn></fn-group></back></article>
