ПРИКАСПИЙСКИЙ ЖУРНАЛ

УПРАВЛЕНИЕ И ВЫСОКИЕ ТЕХНОЛОГИИ

Модель коллектива нейронных сетей и программный комплекс для определения функционального состояния человека

Читать Ахметвалеев А. М., Катасёв А. С., Подольская М. А. Модель коллектива нейронных сетей и программный комплекс для определения функционального состояния человека // Прикаспийский журнал:  управление и высокие технологии. — 2018. — №1. — Стр. 69-85.

Ахметвалеев А. М. - аспирант, Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева - КАИ, 420111, Российская Федерация, г. Казань, ул. К. Маркса, 10, amir.akhmetvaleev@gmail.com

Катасёв А. С. - кандидат технических наук, доцент, Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева - КАИ, 420111, Российская Федерация, г. Казань, ул. К. Маркса, 10, kat_726@mail.ru

Подольская М. А. - кандидат медицинских наук, доцент, Казанская государственная медицинская академия, 420012, Российская Федерация, г. Казань, ул. Бутлерова, 36, maro7@mail.ru

Показана актуальность решения задачи определения функционального состояния человека на примере диагностики состояния опьянения. Обоснована целесообразность использования подхода, основанного на применении метода пупиллометрии, который позволяет судить о состоянии человека по его зрачковой реакции на изменение освещенности. Представлена задача исследования - определение состояния опьянения человека по результатам анализа значений параметров пупиллограммы - временного ряда, характеризующего изменение размеров зрачка при воздействии кратковременного светового импульса. Для анализа пупиллограмм предлагается использовать математический аппарат искусственных нейронных сетей. Приведены характеристики исходных данных для построения нейросетевой модели. Описаны этапы сбора и подготовки данных для анализа; разработки начальной структуры нейронных сетей (НС) ; определения оптимальной точки отсечения классов решений для модели; применение метода бутстрэпирования для построения исходной НС-модели в виде коллектива нейронных сетей; структурной оптимизации модели на основе разработки и использования двухэтапного генетического алгоритма. Для автоматизации определения функционального состояния человека разработан инструментальный комплекс программ. Приводится его структура, состав, характеристики компонентов, а также результаты проведенных исследований. На базе разработанного математического и программного обеспечения предложена общая схема определения функционального состояния человека. Показана эффективность применения методики, основанной на этой схеме, при выполнении процедуры предрейсового медицинского осмотра водителей.

Ключевые слова: функциональное состояние, пупиллометрия, модель коллектива нейронных сетей, ROC-анализ, бутстрэпирование, редукция, генетический алгоритм, предрейсовый медицинский осмотр, functional state, pupillometry, collective neural network model, ROC analysis, boot