Разработка и исследование системы распознавания мультимедийных приложений на базе нейронных сетей - Дипломная работа

3.2 Исследование поведения алгоритмов в процессе обученияБезопасность жизнедеятельности и экология 4.1 Почва, ее загрязнение и последствия. 4.1.3 Способы защиты почв от загрязнения4.2.3 Основные требования к освещениюСовременная тенденция анализа состояний состоит в добавлении возможностей анализа состояний протокола, который некоторыми производителя называется глубоким анализом пакета (deep packet inspection). Анализ состояния протокола добавляет в стандартный анализ состояния базовую технологию обнаружения вторжения, которая анализирует протокол на прикладном уровне, сравнивая поведение протокола с определенными производителем профилями и определяя отклонения в поведении. Через некоторое время, когда появилась возможность работы программ Deep Packet Inspection в режиме реального времени, они использовались Интернет-провайдером в основном для организации целевой рекламы и уменьшения заторов в сети. К примеру, по формату заголовков, номерам портов и длине протокола, система DPI осуществляет и так называемый поведенческий анализ трафика, который позволяет распознать приложения, не использующие для обмена данными заранее известные заголовки и структуры данных. К примеру, в ночные часы разрешить трафику определенных приложений забирать себе больше полосы по отношению к другим приложениям, чем днем, во время активного пользованию сетью, когда в сети ходит большое количество другого веб-трафика от других веб-приложений.В первой главе рассмотрены основные положения DPI, возможности применения DPI в сетях передачи данных для реализации задач, по оптимизации нагрузки, по управлению абонентами.Он обладает группой синапсов - однонаправленных входных связей, соединенных с выходами других нейронов, а также имеет аксон - выходную связь данного нейрона, с которой сигнал (возбуждения или торможения) поступает на синапсы следующих нейронов. Принцип параллельной обработки сигналов, который достигается путем объединения большого числа нейронов в так называемые слои и соединения определенным образом нейронов различных слоев, а также, в некоторых конфигурациях, и нейронов одного слоя между собой, причем обработка взаимодействия всех нейронов ведется послойно. В качестве примера простейшей нейронной сети рассмотрим трехнейронный перцептрон, то есть такую сеть, нейроны которой имеют активационную функцию в виде единичного скачка. Вопрос о необходимых и достаточных свойствах сети для решения того или иного рода задач представляет собой целое направление нейрокомпьютерной науки. Очевидно, что процесс функционирования нейронной сети, то есть сущность действий, которые она способна выполнять, зависит от величин синаптических связей, поэтому, задавшись определенной структурой нейронной сети, отвечающей какой-либо задаче, разработчик сети должен найти оптимальные значения всех переменных весовых коэффициентов.В данной главе были исследованы механизмы создания, обучения и реализации моделей нейронных сетей, для их последующий интеграции в сети передачи данных.В этом алгоритме на каждой итерации выполняется вычисление градиента функции ошибки (определяются значения частных производных по синаптическим весам и смещениям) и делается шаг в направлении антиградиента. Определяется следующим набором параметров: · Начальное значение шага, · Количество итераций, через которое происходит запоминание данных сети (синаптических весов и смещений), · Величина (в процентах) увеличения шага после запоминания данных сети, и величина уменьшения шага в случае увеличения функции ошибки. Замечено, что в начале обучения шаг должен быть порядка 0.1, а в конце обучения - от 105 до 106 . Автономный алгоритм по сравнению с обобщенным градиентным алгоритмом имеет преимущество в том, что шаг обучения автоматически увеличивается, подстраиваясь под адаптивный рельеф. Если данный шаг приводит к увеличению функции ошибки, то происходит возврат к исходным значениям синоптических весов и смещений и выполняется шаг в другом случайном направлении. Шаг из точки в точку со значением функции ошибки приводящий к увеличению значения функции ошибки на величину , допускается с вероятностью: (3.1) где - значение температуры на шаге .К эрозионным процессам относят также промышленную эрозию (разрушение сельскохозяйственных земель при строительстве и разработке карьеров), военную эрозию (воронки, траншеи), пастбищную эрозию (при интенсивной пастьбе скота), ирригационную (разрушение почв при прокладке каналов и нарушении норм поливов). Эрозия оказывает существенное негативное влияние на состояние почвенного покрова, а во многих случаях разрушает его полностью. Под ветровой эрозией понимают выдувание, перенос и отложение мельчайших почвенных частиц ветром. Среди различных форм проявления водной эрозии значительный вред окружающей природной среде и в первую очередь почвам приносит овражная эрозия. Большие концентрации в почве различных химических соединений - токсикантов пагубно влияют на жизнедеятельность почвенных организмов.Яркость - поверхностная плотность силы света в данном напр

4. Содержание расчетно-пояснительной записки (перечень подлежащих разработке вопросов: Введение

1. Deep Packet Inspection в телекоммуникации и реализация на базе нейронных сетей.

2. Исследование моделей нейронных сетей.

3. Процесс обучения моделей систем управлений реализованных на нейронных сетях и их оптимизация для решения задач классификации.

4. Безопасность жизнедеятельности и экология. Заключение

5. Перечень графического материала демострационные слайды

6. Дата выдачи задания _________.2015 г.

Руководитель ___________________

Задание принял __________________

7. Консультанты по отдельным разделам выпускной работы: Наименование раздела

Консультант

Задание выдал

Задание получил

Основная часть

Абдурахманов Р.П.

Безопасность жизнедеятельности

Борисова Е.А.

8. График выполнения работы

№ Наименование раздела Срок выполнения Подпись руководителя (консультанта)

1. Deep Packet Inspection в телекоммуникации и реализация на базе нейронных сетей 25.02.2015

2. Исследование моделей нейронных сетей 24.03.2015

3. Процесс обучения моделей систем управлений реализованных на нейронных сетях и их оптимизация для решения задач классификации 15.05.2015

4. Безопасность жизнедеятельности 29.05.2015

Аннотация

3. Процесс обучения моделей систем управления, реализованных на нейронных сетях, и их оптимизация для решения задач классификации4. Безопасность жизнедеятельности и экология

4.1 Почва, ее загрязнение и последствия. Методы защиты

4.1.1 Эрозия почв

4.1.2 Загрязнение почв

4.1.3 Способы защиты почв от загрязнения

4.2 Освещение производственных помещений. Пути повышения эффективности труда

4.2.1 Общие сведения об освещении и его характеристикиВ первой главе рассмотрены основные положения DPI, возможности применения DPI в сетях передачи данных для реализации задач, по оптимизации нагрузки, по управлению абонентами. Применения DPI для анализа сетевого трафика и предсказания временного трафика. И в качестве аппарата классификации мультимедийного трафика использованы аппараты нейронные сети.В данной главе были исследованы механизмы создания, обучения и реализации моделей нейронных сетей, для их последующий интеграции в сети передачи данных. Подверглась рассмотреню детальная реализация нейронной сети. Изучены виды передаточных функций, для дальнейшей активации нейронной сети. Проанализированы самые эффективные модели нейронных сетей, такие как модель Хопфилда модель Хэмминга.

3. Процесс обучения моделей систем управления, реализованных на нейронных сетях, и их оптимизация для решения задач классификацииВ данной главе было смоделирована работа сети передачи данных и выявлены самые оптимальные параметры, для дальней реализации данных исследований в сетях передачи данных. Была выбрана самая оптимальная модель для решения вопроса управления в сетях передачи данных, ей является нейронная сеть на основе модели Хэмминга состоящая из трех слоев и пяти нейронов в каждом слое. Так же к данной модели были применены различные активационные функции, и так же была выбранная самая оптимальная передаточная функция, которая является сигмоидальная активационная функция.

4. Безопасность жизнедеятельности и экология

4.1 Почва, ее загрязнение и последствия. Методы защиты

4.1.1 Эрозия почв

Эрозия почв - разрушение и снос верхних наиболее плодородных горизонтов и подстилающих пород ветром (ветровая эрозия) или потоками воды (водная эрозия). Земли, подвергшиеся разрушению в процессе эрозии, называют эродированными.

К эрозионным процессам относят также промышленную эрозию (разрушение сельскохозяйственных земель при строительстве и разработке карьеров), военную эрозию (воронки, траншеи), пастбищную эрозию (при интенсивной пастьбе скота), ирригационную (разрушение почв при прокладке каналов и нарушении норм поливов).

Эрозия оказывает существенное негативное влияние на состояние почвенного покрова, а во многих случаях разрушает его полностью. Падает биологическая продуктивность растений, снижаются урожаи и качество зерновых культур, хлопка, чая и др.

Ветровая эрозия почв. Под ветровой эрозией понимают выдувание, перенос и отложение мельчайших почвенных частиц ветром.

Интенсивность ветровой эрозии зависит от скорости ветра, устойчивости почвы, наличия растительного покрова, особенностей рельефа и от других факторов. Огромное влияние на ее развитие оказывают антропогенные факторы. Например, уничтожение растительности, нерегулируемый выпас скота, неправильное применение агротехнических мер резко активизируют эрозионные процессы.

Различают местную ветровую эрозию и пыльные бури. Первая проявляется в виде поземок и столбов пыли при небольших скоростях ветра.

В настоящее время крупнейший источник пыли - Арал. На космических снимках видны шлейфы пыли, которые тянутся в стороны от Арала на многие сотни километров. Общая масса переносимой ветром пыли в районе Арала достигает 90 миллионов тонн в год.

Водная эрозия почв. Под водной эрозией понимают разрушение почв под действием временных водных потоков. Различают следующие формы водной эрозии: плоскостную, струйчатую, овражную, береговую. Как и в случае ветровой эрозии, условия для проявления водной эрозии создают природные факторы, а основной причиной ее развития является производственная и иная деятельность человека. В частности, появление новой тяжелой почвообрабатывающей техники, разрушающей структуру почвы, - одна из причин активизации водной эрозии в последние десятилетия. Другие негативные антропогенные факторы: уничтожение растительности и лесов, чрезмерный выпас скота, отвальная обработка почв.

Среди различных форм проявления водной эрозии значительный вред окружающей природной среде и в первую очередь почвам приносит овражная эрозия. Экологический ущерб от оврагов огромен. Овраги уничтожают ценные сельскохозяйственные земли, способствуют интенсивному смыву почвенного покрова, заиливают малые реки и водохранилища, создают густорасчлененный рельеф.

4.1.2 Загрязнение почв

Поверхностные слои почв легко загрязняются. Большие концентрации в почве различных химических соединений - токсикантов пагубно влияют на жизнедеятельность почвенных организмов. При этом теряется способность почвы к самоочищению от болезнетворных и других нежелательных микроорганизмов, что чревато тяжелыми последствиями для человека, растительного и животного мира. Например, в сильно загрязненных почвах возбудители тифа и паратифа могут сохраняться до полутора лет, тогда как в незагрязненных - лишь в течение двух-трех суток.

Основные загрязнители почвы: · пестициды (ядохимикаты);

· минеральные удобрения;

· отходы и отбросы производства;

· газодымовые выбросы загрязняющих веществ в атмосферу;

· нефть и нефтепродукты.

В настоящее время влияние пестицидов на здоровье населения многие ученые приравнивают к воздействию на человека радиоактивных веществ. Достоверно установлено, что при применении пестицидов, наряду с некоторым увеличением урожайности, отмечается рост видового состава вредителей, ухудшаются пищевые качества и сохранность продукции, утрачивается естественное плодородие.

По мнению ученых, подавляющая часть применяемых пестицидов попадает в окружающую среду (воду, воздух), минуя виды-мишени. Пестициды вызывают глубокие изменения всей экосистемы, действуя на все живые организмы, в то время как человек использует их для уничтожения весьма ограниченного числа видов организмов. В результате наблюдается интоксикация огромного числа других биологических видов (полезных насекомых, птиц) вплоть до их исчезновения. К тому же человек старается использовать значительно больше пестицидов, чем это необходимо, и еще более усугубляет проблему.

Таким образом, можно с уверенностью констатировать, что общий экологический вред от использования загрязняющих почву пестицидов многократно превышает пользу от их применения. Воздействие пестицидов оказывается весьма негативным не только для человека, но и для всей фауны и флоры. Растительный покров оказался очень чувствительным к действию пестицидов, причем не только в зонах его применения, но и в местах, достаточно удаленных от них, изза переноса загрязняющих веществ ветром или поверхностным стоком воды.

Пестициды способны проникать в растения из загрязненной почвы через корневую систему, накапливаться в биомассе и впоследствии заражать пищевую цепь. При распылении пестицидов наблюдается значительная интоксикация птиц (орнитофауны). Особенно страдают популяции певчих и перелетных дроздов, жаворонков и других воробьиных.

Работами отечественных и зарубежных исследователей неопровержимо доказано, что загрязнение почв пестицидами вызывает не только интоксикацию человека и большого числа видов животных, но и ведет к существенному нарушению воспроизводящих функций и, как следствие, к тяжелым демоэкологическим последствиям. С длительным применением пестицидов связывают также развитие резистентных (устойчивых) рас вредителей и появление новых вредных организмов, естественные враги которых были уничтожены. Почвы загрязняются минеральными удобрениями, если их используют в неумеренных количествах, теряют при производстве, транспортировке и хранении. Из азотных, суперфосфатных и других типов удобрений в почву в больших количествах мигрируют нитраты, сульфаты, хлориды и другие соединения. Это приводит к нарушению биогеохимического круговорота азота, фосфора и некоторых других элементов. Экологические последствия этого нарушения в наибольшей степени проявляются в водной среде, в частности при формировании эвтрофии, которая возникает при смыве с почв избыточного количества азота, фосфора и других элементов. В последнее время выявлен еще один неблагоприятный аспект неумеренного потребления минеральных удобрений и в первую очередь нитратов. Оказалось, что большое количество нитратов снижает содержание кислорода в почве, а это способствует повышенному выделению в атмосферу двух "парниковых" газов - закиси азота и метана. Нитраты опасны и для человека. К интенсивному загрязнению почв приводят отходы и отбросы производства. В нашей стране ежегодно образуется свыше миллиарда тонн промышленных отходов, из них более 50 миллион тонн особо токсичных. Огромные площади земель заняты свалками, которые интенсивно загрязняют почвы, а их способность к самоочищению, как известно, ограничена. Огромный вред для нормального функционирования почв представляют газодымовые выбросы промышленных предприятий.

4.1.3 Способы защиты почв от загрязнения

Основными способами защиты от загрязнения почв являются защита их от водной и ветровой эрозии; организация севооборотов и системы обработки с целью повышения их плодородия. Мелиоративные мероприятия, направленные на борьбу с заболачиванием, засолением почв; рекультивация нарушенного почвенного покрова. Защита почв от загрязнения, а полезной флоры и фауны - от уничтожения; предотвращение необоснованного изъятия земель из сельскохозяйственного оборота.

Борьба с эрозией почв проводится на основе комплекса мер, включающего землеустроительные, связанные с распределением угодий по степени их устойчивости к эрозионным процессам. Агротехнические - почвозащитные севообороты, контурная система выращивания сельскохозяйственных культур, при которой задерживается водный сток, химические средства борьбы. Лесомелиоративные - полезащитные и водорегулирующие лесные полосы, лесные насаждения в оврагах и балках. Гидротехнические каскадные пруды. При этом следует учитывать, что гидротехнические мероприятия останавливают развитие эрозии на определенном участке сразу же после их реализации, агротехнические - через несколько лет, а лесомелиоративные - через 10-20 лет после их внедрения. Для почв, подверженных сильной эрозии, необходим весь комплекс противоэрозионных мер, включающий полосное земледелие - такую организацию сельскохозяйственной территории. При которой прямолинейные контуры полей чередуются с полезащитными лесными полосами, почвозащитные севообороты для защиты почв от дефляции, облесение оврагов.

Для борьбы с заболачиванием почв применяют различные осушительные меры с целью понижения уровня грунтовых вод с помощью закрытого дренажа, открытых каналов или водозаборных сооружений, строительства дамб, спрямления русел рек для защиты от затопления, перехвата и сброса атмосферных склоновых вод. Однако чрезмерное осушение больших площадей может вызвать нежелательные изменения в экосистемах засушкой почв.

Для предупреждения вторичного засоления почв необходимо устраивать дренаж, регулировать подачу воды, применять полив дождеванием, использовать капельное и прикорневое орошение, выполнять работы по гидроизоляции оросительных каналов.

Для предотвращения загрязнения почв пестицидами и другими вредными веществами используют экологические методы защиты растений, повышают природную способность почв к самоочищению, не применяют особо опасные и стойкие инсектицидные препараты.

Изъятие пахотных земель для капитального строительства и других целей может происходить лишь в исключительных случаях. Для сохранения продуктивности земель необходимо расширять использование для строительства условно непригодных для сельского хозяйства земель, прокладывать коммуникации под землей, повышать этажность застройки городов и населенных пунктов.

При проведении строительных и иных работ, связанных с механическим нарушением почвенного покрова, предусматривается снятие, сохранение и нанесение плодородного почвенного слоя на нарушенные земли. Плодородный слой вывозится и складируется в специальных временных отвалах буртах. Нанесение почвенного плодородного слоя на нарушенные земли производится не позднее одного года с момента окончания подготовительных работ по формированию рельефа.

4.2 Освещение производственных помещений. Пути повышения эффективности труда

4.2.1 Общие сведения об освещении и его характеристики

Основная информация об окружающем нас мире (до 90%) поступает через зрительный анализатор (чувствительный аппарат), состоящий из глаз, зрительных нервов, зрительного центра, расположенного в затылочной доле коры головного мозга. Прием и анализ информации происходит в световом диапазоне 380-760 нм длин электромагнитных волн.

Для зрительного анализатора многообразие окружающего мира представлено различными предметами, объектами, характеризующимися размером, светлотой, контрастом объекта с фоном и удаленностью от глаз. Поэтому налицо зависимость между освещенностью объекта, характером зрительной работы (размер объекта различения, контраст объекта различения с фоном, характеристика фона) и функциональным состоянием зрительного анализатора.

Выполнение зрительной работы при недостаточной освещенности рабочего места может привести к развитию некоторых дефектов глаз: близорукость ложная и истинная; дальнозоркость истинная и старческая.

Введение

На заседании Кабинета Министров, посвященном итогам социально-экономического развития страны в 2014 году и важнейшим приоритетным направлениям экономической программы на 2015 год, президент в своем докладе, помимо экономики, подвел итоги и по развитию ИКТ в стране [1], [3].

Все большую популярность среди населения получают современные высокотехнологичные виды услуг, такие, как услуги мобильной связи, высокоскоростного интернета, телевизионной кабельной связи, дистанционные банковские услуги, услуги по обслуживанию и ремонту сельскохозяйственной и автомобильной техники, технологического оборудования [2].

За последние пять лет доля традиционных видов бытовых и коммунальных услуг снизилась с 16 до 9,5 процента, а доля высокотехнологичных услуг возросла до 21,2 процента.

В числе высокотехнологичных услуг наиболее интенсивно в последние годы развиваются услуги связи и информатизации, которые за последние пять лет возросли в 3,3 раза, а за отчетный год - на 24,5 процента.

Особое внимание уделяется вопросу повышения доступности услуг ИКТ для населения, в том числе проживающего в отдаленных регионах страны. Так, в 2014 году в республике проложено более 2 тысяч километров оптоволоконных линий связи, включая такие отдаленные районы, как Кунградский, Байсунский, Узунский, Муйнакский.

С каждым годом в стране растет число пользователей интернетом, которое сегодня составляет более 10,2 миллиона человек, или треть всего населения. При этом пропускная способность интернета в республике увеличена в 4 раза, а скорость доступа - в 1,5 раза. Наряду с этим стоимость интернета по сравнению с прошлым годом снижена на 11,6 процента.

Осознавая особую важность качественного использования услуг интернета в современной жизни и малое преимущество пропускной способности к количеству пользователей сети, вынуждает решать вопросы по грамотному использованию пропускной способности сети. С ростом размерности сети происходит радикальное перераспределение важности решения различных классов задач разработки и эксплуатации подобных объектов.

Технология DPI позволяет решать такие важные задачи как управление, классификация и прогнозирование трафика в сети. Стоит также подвергнуть исследованием задачи применения DPI для анализа сетевого трафика и предсказания временных пиков использования сети. Применение DPI, на основе нейронных сетей, в качестве аппарата классификации мультимедийного трафика может решить задачи скорости доступа в мировую глобальную сеть во время пиков использования сети.

Поэтому интеграции технологи DPI на основе оптимизированной модели нейронной сети сможет решить вопросы классификации мультимедийного трафика в сети, что благоприятно скажется на пропускную способность сети.