Темы научных работ программированию

Кафедра программирования

механико-математического факультета Новосибирского государственного университета

Список потенциальных тем для научных работ

Методы и средства отладки Cloud Sisal программ

Отладка программы является важным этапом разработки, занимающий, как правило больше времени чем написание программы. Выбор оптимального метода может существенно сократить объем работы для исправления ошибок.

Применение декомпозиция графов для решения СЛАУ

Декомпозиция графов находит применение во многих сферах прикладной математики. В современных научных и технических приложениях используются большие объемы данных, которые обрабатываются на суперкомпьютере и возникает проблема распределения данных, полученных в ходе моделирования, между процессами таким образом, чтобы сократить межпроцессорные обмены. Поскольку этап распределения данных является подготовительным для выполнения других расчетов, важно выбрать для его решения алгоритм, позволяющий получить достаточно качественное решение за приемлемое время.

Циркулярная укладка атрибутированного иерархического графа с портами

Циркулярная укладка представляет собой стиль визуализации графов, при котором вершины равномерно распределены по окружности, и находит свое применение в областях, где элементы графа равны по приоритету и ни один не занимает привилегированного положения. Циркулярные укладки графов применяются для визуализации сетевых топологий (в основном, кольцевых и звездных), биологических и социальных сетей, более мелких кластеров в большом графе.

Алгоритм замены скрытых субтитров в непрерывном потоке данных телетекста

Есть стандарт ETSI EN 300 706 «Enhanced Teletext specification» на 156 страниц, в котором описано, как передавать текстовую информацию в телевизионном сигнале. Среди множества возможностей стандарта есть возможность передачи скрытых стандартов. Именно эта возможность является обязательной для России. Для телеканала «ОТР» (и некоторых других каналов, например, «Россия») необходима замена федерального контента региональным, например, вставка местных блоков новостей (со скрытыми субтитрами). Одновременно с показом видео должны показываться скрытые субтитры.

Разработка системы обработки данных об архитектуре нервной системы C. elegans, генерирующей на их основе программный код модели биологической нейронной сети

Предполагаемая структура магистерской диссертации:
Глава 1. Обзор современных представлений о методах компьютерного моделирования активности нервных и мышечных клеток, входящих в состав живого организма, с целью изучения фундаментальных механизмов, лежащих в основе нервной деятельности и поведения. Морфологические и электрофизиологические особенности этих типов клеток в организме C. elegans – объекте исследования данной работы. Обоснование актуальности поставленных задач.

Разработка алгоритмов анализа булевых регуляторных сетей, реализация их в системе Cytoscape и создание на основе этого IDE биоинформатика

Цель: Разработать серию алгоритмов анализа синхронных булевых регуляторных сетей (сетей Кауфмана).

Они используются для моделирования динамических/предельных свойств различных биологических, химических и других систем. Рассматриваемые свойства: неподвижные точки и циклические аттракторы системы, области притяжения финальных состояний, реконструкция сети по неподвижным точкам и т.д. Эти алгоритмы должны быть реализованы в качестве Java-плагинов системы Cytoscape, являющейся де-факто стандартом интегрирующей платформы в области исследований в биоинформатике.

Направление специализации: «Средства и конструкции в новых языках и системах программирования, ориентированных на разработку программного обеспечения мобильных устройств»

Современный этап развития ИТ характеризуется стремительным расширением областей их применения, в значительной мере обусловленным массовым производством и распространением мобильных устройств. В результате обостряется необходимость снижения трудоёмкости производства программного обеспечения таких устройств при одновременном повышении его надёжности и безопасности. Для выполнения таких требований нужен инструментарий, поддерживающий измерение характеристик программ, а также языков и систем программирования.

Разработка технологии описания жизненных циклов цифровых двойников технических устройств

Цель: Разработать технологию создания цифровых двойников технических процессов и устройств. Основой технологии является аппаратный мониторинг состояния технических объектов, поставляющий данные для построения информационной модели «цифрового двойника». Информационная модель базируется на иерархии классов понятий и строится с помощью численных методов и технологий математического и компьютерного моделирования.

Автоматический индуктивный синтез систем искусственного интеллекта

Автоматический программный синтез гарантирует корректность синтезированной системы ИИ.
Индуктивный синтез базируется на контрпримерах, поставляемых от оракула.

Очень сложная, но чрезвычайно важная тема на стыке ИИ и формальных методов.

Методы обратной трансляции с языков императивного программирования на язык функционального программирования

Программа с указателями, в том числе использующих арифметику указателей, преобразуется в эквивалентную программу без указателей.
Для структур данных с указателями выстраиваются соответствующие типы данных, не использующих указателей.
При построении типов применяется механизм индуктивно определяемых типов данных.

Это не одна, а серия (до пяти) дипломных работ для разных видов структур данных: односвязных и двусвязыных списков, очередей, деревьев разных видов и др.
Другая особенность — программы с асинхронным параллелизмом.

Источник

Кафедра программирования

механико-математического факультета Новосибирского государственного университета

Список потенциальных тем для научных работ

Разработка сервиса для автоматизированного построения трёхмерных моделей краниальных имплантатов

Для проведения операции по восстановлению костей черепа, утраченных в результате черепно-мозговой
травмы или оперативного вмешательства, (краниопластики) необходимо изготовление имплантата, точно
повторяющего форму дефекта и нормальную костную архитектуру черепа конкретного пациента.
Данная работа является продолжением бакалаврской работы, посвященной разработке подхода для
автоматизированного моделирования недостающих фрагментов костей черепа, основанного на методах
машинного обучения. Целями текущей работы являются:

Применение методов переноса стиля для изменения модальности биомедицинских изображений

Данная работа является продолжением бакалаврской работы по применимости методов
нейросетевого переноса стиля к задаче изменения модальности биомедицинских изображений. В
предыдущей работе был исследован перенос стиля между двумя доменами (типами)
биомедицинских изображений (для любых двух доменов A и B решалась задача трансфера одного
домена в другой без знания об остальных типах изображений).
Целями данной работы являются:
1)
Улучшение качества сгенерированных изображений.
2)

Предобучение глубоких сверточных нейронных сетей на неразмеченных изображениях МРТ головного мозга с помощью методов обучения без учителя

Целью работы является получение нейросетевых моделей, предобученных на данных медицинской области, а именно изображениях МРТ головного мозга. Такие модели могут быть в дальнейшем использованы в различных целях:
1. построении на основе этих моделей функций потерь, использующих маломерные представления данных
2. решении задач определения патологии, основываясь на данном начальном приближении весов моделей
3. построения на их основе метрик для генерируемых изображений

Определение средней линии позвоночника по рентгеновскому снимку методами глубокого обучения

В настоящее время одним из способов лечения сколиоза является ношение специального корсета. Альтернативой данному методу является только тяжелая операция. Для каждого пациента корсет изготавливается индивидуально на основе рентгеновского снимка, по которому определяют степень искривления позвоночника. Целью данной работы является разработка нейросетевой модели для нахождения ключевых точек снимка, из взаимного расположения которых определяется степень искривления. Актуальность данной работы обусловлена широким применением данного метода лечения.

Разработка алгоритма выявления семантических полей, характеризующих тематику русских поэтических текстов

Исследование зависимости между метроритмическими и лексико-тематическими характеристиками поэтических текстов является актуальной проблемой русской филологии. Для разработки автоматических средств анализа необходим способ характеризации тематики стихотворений. С этой целью можно использовать семантические поля, то есть множества слов, связанных между собой различными отношениями ассоциации и имеющих один общий семантический признак. Целью данной работы является разработка алгоритма выделения элементов определённых семантических полей с помощью методов машинного обучения.

Разработка и реализация алгоритма систематизации и генерации словоформ узбекского языка для систем автоматической обработки текстов

В качестве магистерской диссертации планируется разработать алгоритмы синтеза и анализа словоформ узбекского языка, основанные на принципах разбиения слов на флективные классы. Поскольку узбекский язык является агглютинативным, подключать словарь словоформ для автоматизации морфологического анализа нецелесообразно. Значительно эффективнее пользоваться словарями аффиксов и наборами правил. В процессе выполнения магистерской диссертации была построена морфологическая модель узбекского языка, которая теперь реализуется алгоритмически.

Семантический анализ механизмов работы с памятью в языках программирования для мобильных устройств

Современный этап развития ИТ характеризуется стремительным расширением областей их применения, в значительной мере обусловленным массовым производством и распространением мобильных устройств. В результате обостряется необходимость снижения трудоёмкости производства программного обеспечения таких устройств при одновременном повышении его надёжности и безопасности.

Алгоритмы обработки сеточных моделей в клиент-серверной системе цифровой медицины

Назначение разрабатываемой клиент-серверной системы цифровой медицины состоит в коммуникации врача, осуществляющего лечение тазобедренных суставов пациентов посредством вставки металлических имплантатов и техников, осуществляющих дизайн и производство этих имплантатов посредством 3D-печати.
Модели, полученные при помощи МРТ или КТ сканирования, попадают в систему в виде 3D-сеток. Для поддержки работы врача и техников требуется разработка ряда алгоритмов, включающих:

Разработка программно-алгоритмического инструментария для автоматического распознавания острого ишемического инсульта по КТ-изображениям головного мозга на основе сверточных нейронных сетей

Инсульт – одно из опаснейших заболеваний, которое может вызвать серьезные осложнения вплоть до смертельного исхода. Различают два вида инсульта: ишемический и геморрагический. Причиной ишемического инсульта является закупорка кровеносных сосудов, и, как следствие, нарушение кровообращения в определенных участках мозга. В случае геморрагического инсульта происходит разрыв кровеносного сосуда, в результате чего происходит кровоизлияние. Ранняя диагностика инсульта и своевременное оказание медицинской помощи имеет важное значение в сведении возможных осложнений к минимуму.

Разработка приложения для полуавтоматической разметки данных

В последнее время методы машинного обучения всё больше используются для решения различных практических задач. Но вне зависимости от того, какая задача поставлена, успех её решения во многом зависит от качества данных, которые используются при обучении того или иного алгоритма.
Сбор и разметка данных всё ещё являются узким местом, так как требуют много ручного труда и времени.

Источник