О некоторых разработках в области информационных технологий и математического моделирования Зыбарев Юрий Михайлович,

О некоторых разработках в области
информационных технологий и
математического моделирования
Зыбарев Юрий Михайлович, заместитель директора Института
вычислительной математики и математической геофизики СО РАН
Марчук Александр Гурьевич, директор Института систем
информатики СО РАН
1
http://fap.sbras.ru/
На текущий момент в ФАП СО РАН зарегистрировано:
Пакетов прикладных программ и отдельных программ - 193
в том числе разработки институтов ННЦ СО РАН - 95
Баз данных
- 33
2013.12.25 Программа сегментации изображения с предварительным выделением связных
областей, однородных по спектральным или текстурным признакам (ИВМиМГ)
Область применения - Программа может быть использована для исследования и автоматизации сегментации
изображений по сектральным и текстурным признакам в химии, биологии, медицине, аэрокосмических изображений
в сельском хозяйстве, лесничестве при оценке площадей, занятых различными культурами, типами и фазами
развития лесов, их картировании и инвентаризации.
2013.03.25 Elast2d - программа для расчета нелинейных упруго-пластических деформаций (ИМ)
ПО позволяет моделировать упруго-пластические деформации с помощью уравнений теории упругости и
максвелловских релаксаций. Дает возможность понимать процессы, приводящие к волнообразованию при сварке
металлов взрывом (задача поставлена М.А. Лаврентьевым около 50 лет тому назад).
2
Многофункциональный комплекс математических моделей и методов оценки
экологической перспективы для индустриальных регионов, промышленных и
Типичный сценарий формирования
природных объектов (ИВМиМГ)
•
локальные, региональные и глобальные проблемы
загрязнений атмосферы;
• оценка трансграничных переносов;
• природоохранные задачи для нормальных и
аварийных ситуаций в атмосфере;
• идентификация источников антропогенных
воздействий;
• выявление предпосылок и прогнозирование
последствий экологических катастроф;
• оценка экологического риска/ уязвимости;
• природоохранное проектирование в соответствии
с критериями и ограничениями экологической
безопасности;
• подготовка решений для экологической экспертизы;
оценка эффективности природоохранных
мероприятий.
====================================
Были решены задачи по прогнозу и оценкам
масштабов последствий антропогенных воздействий
для городов и промышленных регионов Москвы,
Томска, Софии, Улан-Удэ, Астрахани, Алма-Аты,
региона озера Байкал и др.
Расчитаны сценарии экологических последствий
акции НАТО в Сербии, аварий ЧАЭС и Северска
мезоклимата и загрязнения атмосферы
Новосибирского промышленного региона
(Источник примеси – ТЭС-5)
3
Разработан комплекс моделей и методов,
реализованных на ЭВМ, для мониторинга
атмосферного загрязнения с целью оценки
состояния здоровья населения (ИВМиМГ)
- Анализ загрязнения в районе выделенных объектов
(например,оловокомбината) и оценки заболеваемости
населения от сердечно-сосудистых заболеваний,
злокачественных новообразований и т.д.
- Анализ загрязнения снежного покрова
и онкозаболеваемости в районе крупной автомагистрали
(зоны 50, 100,200 м от ул. Большевистская)
Определение полициклических
ароматических углеводородов в снеге
методом хромато-масс-спектрометрии
Молекуля
рная
формула
Бензпиреновый
эквивалент
Аценафтилен
С12Н8
0,001
Аценафтен
С12Н10
0,001
Нафталин
C10H8
0,001
Флуорен
С13Н10
0,001
Фенантрен
С14Н10
0,001
Антрацен
С14Н10
0,01
Флуорантен
С16Н10
0,001
Пирен
C16H10
0,001
Хризен
С18Н12
0,01
Бенз(b)флуорантен
С20Н12
0,1
Бенз(k)флуорантен
С20Н12
0,1
Бенз(а)пирен
С20Н12
1
Бенз(g,h,i)перилен
С22Н12
0,01
Индено(1,2,3cd)пирен
С22Н12
0,1
Дибенз(а,h)антрац
ен
С22Н14
1
Соединение
Перспективы
Создание системы мониторинга загрязнения
окружающей среды с целью выявления
территорий высокого техногенного загрязнения
с использованием передвижных аналитических
4
лабораторий и приборов
На основе развиваемых в ИМ математических методов
извлечения знаний из данных разработана программная
система Discovery (ИМ), которая ориентирована на создание
полной и непротиворечивой базы знаний прогноза рака
груди путем извлечения знаний из эксперта и
обнаружением прогнозных правил на фактографических
данных.
Взаимной проверкой правил, которые получены от экспертов и
обнаружены на основе анализа фактических данных, создана достаточно
полная и непротиворечивая база знаний для диагностики «рака груди».
Система позволяет актуализировать базу
знаний с учетом новых экспертных и
фактических данных.
В результате апробации программной
системы Discovery на данных,
предоставленных Baton Rouge Women
Hospital (США,Лузиана), обнаружены и
подтверждены правила прогноза значений
«рак» или «добро качественная» с
5
точностью 96%.
Центр прорывных исследований в области ИТ «Наукоёмкое ПО и
биоинформатика» на базе сотрудничества НТЦ УНИПРО, ИЦиГ,
ИСИ, ИМ, ИВМиМГ, НГУ
Готовые разработки в области биоинформатики:
• UGENE – открытая вычислительная платформа для молекулярных биологов, которая
предоставляет большой набор популярных методов обработки генетических
последовательностей (например, на базе данной системы реализуются вычислительные
конвейеры для обработки данных высокопроизводительного секвенирования для NIAID, 2го по величине американского института здоровья).
• SNP Toolbox – приложение для поиска, визуализации и экспертного анализа геномных
вариаций
• Программный комплекс для анализа влияния SNP на нарушение функций генов,
связанных с появлением социально значимых заболеваний.
• Система ANDCell - автоматическая реконструкция ассоциативных сетей знаний и
фактов на основе автоматического анализа баз данных и текстов научных публикаций
Перспективы. Создание программно-информационной платформы для
персонализированной медицины с целью решения задач:
- обработки генетических анализов;
- оценки рисков возникновения заболеваний на основе персональных геномных,
транкриптомных, протеомных и клинических данных;
- экспериментальных исследований по разработке методов ранней молекулярной диагностики
для персонализированной медицины;
- разработки фармакологических средств нового поколения для индивидуальной
персонализированной медицины;
- формирования оптимальных персонализированных стратегий профилактики и лечения6
пациентов.
3D моделирование человеческого тела, его анатомии и медицинских объектов, и
визуализация физических процессов организма (ИВМимГ, ИМ)
Математическое описание анатомической модели человека:
- компьютерная томография и изображения электромагнитного
резонанса - источник компьютерной модели 3D анатомии человека;
- преобразование 2D данных пациента в 3D данные
Моделирование аэродинамики верхних дыхательных путей
- Оптимизация методов для распространения лекарственных
препаратов воздушно-капельным путем, которые попадают в
кровеносные сосуды на слизистую оболочку носа и альвеолу и
затем поступают в мозг через аксоны обонятельных нервов, что
влияет и позволяет изучать умственные расстройства.
- Прогнозирование наиболее вероятных «зон поражения» при
осаждении твердых аэрозолей или возбудителей
респираторных болезней.
Моделирование распространения крови по кровеносным сосудам:
целостная структура системы кровообращения, общая система
представлений о гидродинамике крови (естественный поток жидкости
(кровь, ликвор и др.) в полых трубчатых структурах (сосудах,
субарахноидальных пространствах).
Планы: 3D GIS комплексная система (на основе растровой и цифровой
информации предоставляемой диагностической аппаратурой) как
инструмент хирурга для проведения виртуальной операции
7
ИТ-кластер Новосибирска: Центр компетенций в области безопасности
• Институт систем
информатики СО РАН
ИТ-кластер Новосибирска: Центр компетенций в области безопасности
Исследовательские направления
Извлечение знаний
Семантический анализ
Пространственный анализ
Продуктовые
Когнитивный анализ
Прогнозная аналитика
Обеспечение эффективных
коммуникаций
линейки
Комплекс решений для обеспечения
оперативно-разыскной деятельности
Комплекс решений для профилактики
и предупреждения преступлений
Комплекс решений для обеспечения
безопасности объектов информатизации
(защита КВО, персональных данных,
данных гос.тайны и т.д.)
Комплекс решений для создания
ситуационных центров и систем
поддержки принятия решений
Подготовка, переподготовка и повышение квалификации специалистов
СПАСИБО
ЗА ВНИМАНИЕ !
02.03.2011
11