Зыбарев Юрий Михайлович, заместитель директора Института вычислительной математики и математической геофизики СО РАН Марчук Александр Гурьевич, директор. - презентация

1 Зыбарев Юрий Михайлович, заместитель директора Института вычислительной математики и математической геофизики СО РАН Марчук Александр Гурьевич, директор Института систем информатики СО РАН О некоторых разработках в области информационных технологий и математического моделирования 1

2 2 На текущий момент в ФАП СО РАН зарегистрировано: Пакетов прикладных программ и отдельных программ в том числе разработки институтов ННЦ СО РАН - 95 Баз данных На текущий момент в ФАП СО РАН зарегистрировано: Пакетов прикладных программ и отдельных программ в том числе разработки институтов ННЦ СО РАН - 95 Баз данных Программа сегментации изображения с предварительным выделением связных областей, однородных по спектральным или текстурным признакам (ИВМиМГ)Программа сегментации изображения с предварительным выделением связных областей, однородных по спектральным или текстурным признакам 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 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) Программа сегментации изображения с предварительным выделением связных областей, однородных по спектральным или текстурным признакам (ИВМиМГ)Программа сегментации изображения с предварительным выделением связных областей, однородных по спектральным или текстурным признакам 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 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).

3 Многофункциональный комплекс математических моделей и методов оценки экологической перспективы для индустриальных регионов, промышленных и природных объектов (ИВМиМГ) 3 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 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. ==================================== Типичный сценарий формирования мезоклимата и загрязнения атмосферы Новосибирского промышленного региона (Источник примеси – ТЭС-5)

4 - 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) 4 Определение полициклических ароматических углеводородов в снеге методом хромато-масс-спектрометрии Соединение Молекуля рная формула Бензпире- новый эквивалент АценафтиленС 12 Н 8 0,001 АценафтенС 12 Н 10 0,001 НафталинC 10 H 8 0,001 ФлуоренС 13 Н 10 0,001 ФенантренС 14 Н 10 0,001 АнтраценС 14 Н 10 0,01 ФлуорантенС 16 Н 10 0,001 ПиренC 16 H 10 0,001 ХризенС 18 Н 12 0,01 Бенз(b)флуорантенС 20 Н 12 0,1 Бенз(k)флуорантенС 20 Н 12 0,1 Бенз(а)пиренС 20 Н 12 1 Бенз(g,h,i)периленС 22 Н 12 0,01 Индено(1,2,3- cd)пирен С 22 Н 12 0,1 Дибенз(а,h)антрац ен С 22 Н 14 1 Перспективы Создание системы мониторинга загрязнения окружающей среды с целью выявления территорий высокого техногенного загрязнения с использованием передвижных аналитических лабораторий и приборов Разработан комплекс моделей и методов, реализованных на ЭВМ, для мониторинга атмосферного загрязнения с целью оценки состояния здоровья населения (ИВМиМГ)

5 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. 5 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 точностью 96%.

6 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 лечения пациентов. 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: 6 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, 2- го 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

7 3D моделирование человеческого тела, его анатомии и медицинских объектов, и визуализация физических процессов организма (ИВМимГ, ИМ) 7 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

8 ИТ-кластер Новосибирска: Центр компетенций в области безопасности Институт систем информатики СО РАН

9 ИТ-кластер Новосибирска: Центр компетенций в области безопасности Семантический анализ Извлечение знаний Когнитивный анализ Прогнозная аналитика Пространственный анализ Обеспечение эффективных коммуникаций Комплекс решений для обеспечения оперативно-разыскной деятельности Комплекс решений для профилактики и предупреждения преступлений Комплекс решений для создания ситуационных центров и систем поддержки принятия решений Комплекс решений для обеспечения безопасности объектов информатизации (защита КВО, персональных данных, данных гос.тайны и т.д.) Исследовательские направления Продуктовые линейки Подготовка, переподготовка и повышение квалификации специалистов

10 СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ !

11