Измерение сложности

27.12.2020

Разработан алгоритм количественной оценки сложности структур. Он способен работать не только с физическими системами вплоть до квантовых, но и с изображениями, видео и даже музыкой.

Интуитивное понимание сложности систем и процессов присуще любому человеку. Например, каждый легко может различить сложность двух рисунков, исходя из непохожести их элементов друг на друга и количества различающихся деталей. Это ключевая информация для человеческого мозга, позволяющая различать объекты примерно одинакового размера и формы. Но как оцифровать представление о сложности объекта и выразить его математически? Ведь потребность в математической характеристике, должным образом отражающей сложность иерархических неслучайных структур, существует во многих областях науки, от физики и геологии до социальных наук.

Международная группа ученых разработала универсальный машинный алгоритм, с помощью которого можно количественно, одним числом, оценивать сложность любой двумерной или трехмерной системы. Они успешно применили метод для точного обнаружения фазовых переходов магнитных материалов по разной сложности начального и конечного состояний. Однако алгоритм способен также работать с изображениями, видео, музыкой, квантовыми системами, нейросетевыми алгоритмами распознавания образов и другими системами. Авторы утверждают, что предлагаемая схема намного проще и дешевле стандартных методов, основанных на вычислении корреляционных функций или с использованием методов машинного обучения. Об этом они сообщили в журнале Национальной академии наук США (PNAS).

Метод расчета сложности основан на пошаговом делении структуры на блоки и последующем усреднении определенной характеристики внутри них. На каждом шаге алгоритм сравнивает усредненную ("размытую") структуру с исходной и фиксирует степень изменения в виде численного коэффициента. К примеру, если система анализирует изображение, то пиксели в нем делятся на блоки, в каждом из которых они усредняются по цвету. Таким образом, если изображение состоит из множества мелких деталей, то они пропадут, что увеличит различие между "размытой" и исходной структурой. При этом увеличивается и численный коэффициент, выражающий сложность изображения. Та же операция повторяется уже с "размытым" изображением. В итоге алгоритм вычисляет численный коэффициент, характеризующий степень сложности изображения.

<< Назад: Браслет стреляет антисептиком 27.12.2020

>> Вперед: Алмазная растяжка для микроэлектроники 26.12.2020

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Оптимальная продолжительность сна 12.11.2025

Сон играет ключевую роль в поддержании здоровья, когнитивных функций и общего самочувствия. Несмотря на широко распространенный стереотип о восьмичасовом сне, последние исследования показывают, что оптимальная продолжительность сна для большинства здоровых взрослых ближе к семи часам. Эволюционный биолог из Гарварда, Дэниел Э. Либерман, утверждает, что традиционная норма восьми часов сна - это скорее культурное наследие индустриальной эпохи, чем биологическая необходимость. По его словам, полевые исследования, проведенные в сообществах, не использующих электричество, показывают, что средняя продолжительность сна составляет 6-7 часов, что значительно отличается от общепринятого стандарта. Современные эпидемиологические данные подтверждают этот взгляд. Исследования выявили так называемую "U-образную кривую" зависимости между продолжительностью сна и рисками для здоровья. Минимальные показатели заболеваемости и смертности наблюдаются именно у людей, спящих около семи часов в сутки. ...>>

Дефицит кислорода усиливает выброс закиси азота 12.11.2025

Парниковые газы играют ключевую роль в изменении климата, а закись азота (N2O) - один из наиболее опасных среди них. Этот газ не только втрое сильнее углекислого газа в удержании тепла, но и разрушает озоновый слой. Недавнее исследование американских ученых показало, что микробы в зонах с низким содержанием кислорода активно производят N2O, усиливая глобальные климатические риски. Команда из Университета Пенсильвании изучала прибрежные воды у Сан-Диего и провела наблюдения на глубинах от 40 до 120 метров в Восточной тропической северной части Тихого океана - одной из крупнейших зон дефицита кислорода. Исследователи сосредоточились на том, как морские микроорганизмы превращают нитраты в закись азота. В ходе работы выяснилось, что существует два пути образования N2O. Один путь начинается с нитрата, другой - с нитрита. На первый взгляд более короткий путь должен быть эффективнее, однако микробы, использующие нитрат, продуцируют больше газа, поскольку этот "сырьевой" источник более д ...>>

Омега-3 помогают молодым кораллам выживать 11.11.2025

Сохранение коралловых рифов становится все более актуальной задачей в условиях глобального изменения климата. Молодые кораллы особенно уязвимы на ранних стадиях развития, когда стрессовые условия и нехватка питательных веществ могут привести к высокой смертности. Недавнее исследование ученых из Технологического университета Сиднея показывает, что специальные пищевые добавки способны существенно повысить выживаемость личинок кораллов. В ходе работы исследователи разработали особый состав "детского питания" для коралловых личинок. В него вошли масла, богатые омега-3 жирными кислотами, а также важные стерины, необходимые для формирования клеточных мембран. Личинки, получавшие эти добавки, развивались быстрее, становились крепче и демонстрировали более высокую устойчивость к стрессовым факторам. Особое внимание ученые уделили липидам. Анализ показал, что личинки активно усваивают эти вещества, что напрямую влияет на их жизнеспособность. Стерины, содержащиеся в корме, повышают устойчи ...>>

Наушники Bowers & Wilkins Px8 S2 11.11.2025

Наушники премиум-класса становятся не только аксессуаром для прослушивания музыки, но и инструментом для профессиональной работы с аудио. Новый флагман британского бренда Bowers & Wilkins - модель Px8 S2 - демонстрирует, как эти аспекты можно объединить в одной беспроводной системе. Компания представила Px8 S2 как обновленную флагманскую модель в линейке, ориентированную на пользователей, которые ценят высокое качество звука, эффективное шумоподавление и премиальный дизайн. Производитель отмечает, что наушники сочетают передовые акустические решения с эргономикой для длительного использования. Каждое устройство оснащено 40-миллиметровыми динамиками с карбоновыми диффузорами и 24-битным цифровым процессором. По словам Bowers & Wilkins, это обеспечивает точное и детализированное воспроизведение звукового спектра, а также поддержку аудио высокого разрешения. Автоматическая оптимизация соединения с источником сигнала гарантирует стабильное и качественное звучание вне зависимо ...>>

Шимпанзе могут менять свои убеждения 10.11.2025

Понимание того, как формируются убеждения и принимаются решения, традиционно считалось уникальной способностью человека. Однако недавнее исследование показало, что шимпанзе обладают способностью пересматривать свои мнения на основе новых данных, демонстрируя уровень рациональности, который ранее считался исключительно человеческим. Психологи под руководством Ханны Шлейхауф из Утрехтского университета провели серию экспериментов, направленных на изучение метапознания у шимпанзе. Исследователи впервые наблюдали, как эти обезьяны могут взвешивать различные виды доказательств и корректировать свои решения при появлении более убедительной информации. Экспериментаторы рассматривали рациональность как способность формировать убеждение о мире на основе фактических данных. При поступлении новой информации разумное существо способно сравнивать старые и новые данные и изменять свое мнение, если новые доказательства оказываются более весомыми. Для экспериментов использовались шимпанзе из ...>>

Случайная новость из Архива Можно ущипнуть бактерию 09.10.2004 Тед Хаббард, инженер из университета Галифакса (Канада), изготовил методами микроэлектроники микроскопический кремниевый пинцет, которым можно хватать клетки, в том числе бактерии размером до нескольких микронов. Пинцет снабжен динамометром, позволяющим определить, с какой силой он сжимает клетку. Измерив одним щипком упругость клетки, можно оценить ее состояние.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2025