Моделирование эволюционно устойчивого поведения зоопланктона с использованием технологий распознавания образов

  • Олег Анатольевич Кузенков Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского http://orcid.org/0000-0001-9407-0517
  • Галина Владимировна Кузенкова Национальный исследовательский Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского,

Аннотация

Решена задача построения эволюционно устойчивой стратегии ежедневных вертикальных миграций зоопланктона путем максимизации функции приспособленности к условиям окружающей среды. Для класса простейших данных задача решается аналитически методами классического вариационного исчисления. Используются кусочно-линейные и кусочно-квадратичные апроксимации функций внешних факторов. Показано, как на основе максимизации функции фитнеса при сравнительно простых аппроксимациях входных факторов можно получить достаточно точное выражение для стратегии вертикальных миграций. Для обработки приближенных экспериментальных данных в общем случае создан программный комплекс распознавания качественных характеристик эволюционно устойчивой стратегии ежедневных вертикальных миграций зоопланктона по входной информации о факторах окружающей среды. Распознавание осуществляется с помощью искусственной четырехслойной нейронной сети. Входные данные для программного комплекса представляют собой дискретный набор значений четырех внешних функций состояния среды и четырех весовых коэффициентов, а также пороговое значение вертикальных перемещений. Выходная информация программного комплекса является ответом относительно наличия / отсутствия выраженных вертикальных перемещений зоопланктона в данных условиях окружающей среды относительно данного порогового значения. Осуществлено обучение сети на основе созданной базы образцов сравнения. Для построения обучающей выборки используется аналитическое решение задачи максимизации функции приспособленности при простейших аппроксимациях внешних факторов. Обучающая выборка содержит пять типов входных функций, соответствующих разным способам аппроксимации внешних факторов. Для проверки работы сети использовалась тестовая выборка. Тестовая проверка показывает высокий процент верных ответов обученной нейронной сети. Осуществлено сравнение расчетной стратегии с реальным наблюдаемым поведением зооплактона.

Сведения об авторах

Олег Анатольевич Кузенков, Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского

кандидат физико-математических наук, доцент, зам. директора Института информационных технологий, математики и механики

Галина Владимировна Кузенкова, Национальный исследовательский Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского,

кандидат химических наук, доцент кафедры программной инженерии Института информационных технологий, математики и механики

Опубликована
2019-12-23
Как цитировать
КУЗЕНКОВ, Олег Анатольевич; КУЗЕНКОВА, Галина Владимировна. Моделирование эволюционно устойчивого поведения зоопланктона с использованием технологий распознавания образов. Международный научный журнал «Современные информационные технологии и ИТ-образование», [S.l.], v. 15, n. 4, p. 892-899, dec. 2019. ISSN 2411-1473. Доступно на: <http://sitito.cs.msu.ru/index.php/SITITO/article/view/581>. Дата доступа: 27 feb. 2020 doi: https://doi.org/10.25559/SITITO.15.201904.892-899.
Раздел
Исследования и разработки в области новых ИТ и их приложений