Artificial intelligence methods in diagnostics of coal-biomass blends co-combustion in pulverised coal burners

The paper presents technologies being developed in the Institute of Electronics and Information Technologies at Lublin University of Technology. They use optical sensors and artificial intelligence methods for process supervision and diagnostics. Research is aimed to develop a system allowing a parametric evaluation of the quality of pulverized coal burner operation. Due to the highly nonlinear nature of dependencies and lack of an analytical model, the artificial intelligence methods were used to estimate and classify the selected parameter, including a relatively new class of classification methods – artificial immunology algorithms. The article shows results for coal-shredded straw blends, yet the methodology may be applied for other types of blends.У роботі представлені технології, розроблені в Інституті електроніки та інформаційних технологій Люблінського технологічного університету. Вони використовують оптичні датчики та методи штучного інтелекту для контролю та діагностики процесу. Дослідження спрямовано на розробку системи, що дозволяє провести параметричну оцінку якості роботи пиловугільного пальника. Через високу нелінійну природу залежностей та відсутність аналітичної моделі для оцінки та класифікації обраного параметра були використані методи штучного інтелекту, включаючи відносно новий клас методів класифікації - алгоритми штучної імунології. У статті наведені результати для солом'яно-вугільних сумішей, але методологія може застосовуватися і для інших типів сумішей

Objective clustering inductive technology of gene expression profiles based on sota clustering algorithm

Aim. Development of an inductive technology of objective clustering of gene expression profiles based on a self-organizing SOTA clustering algorithm. Methods. Inductive methods of complex system analysis were used to implement the inductive technology of objective clustering of gene expression profiles. The optimal parameters of clustering algorithm were estimated using internal clustering quality criteria, external criteria and complex balance criteria. Results. Here we present the architecture of the inductive technology of objective clustering based on SOTA clustering algorithm and step-by-step procedure of its implementation. Charts of the internal, external and complex balance criteria versus the algorithm parameters were obtained during simulation. This allowed us to determine the optimal parameters of the algorithm. Conclusion. We have shown a high efficiency of the proposed technology. In case of analysis of gene expression profiles, this approach allows to implement a step-by-step cluster-bicluster technology of data grouping at an early stage of gene regulatory network reconstruction.Мета. Розробка індуктивної технології об'єктивної кластеризації профілів експресій генів на основі самоорганізуючого алгоритму кластеризації SOTA. Методи. Індуктивні методи аналізу складних систем було використано у якості базової основи при створенні індуктивної технології об'єктивної кластеризації профілів експресій генів. Оптимальні параметри роботи алгоритму кластеризації визначалися на основі комплексного використання внутрішніх та зовнішніх критеріїв якості кластеризації та комплексного критерію балансу. Результати. У статті представлено архітектуру індуктивної технології об'єктивної кластеризації на основі алгоритму кластеризації СОТА та покрокова процедура її реалізації. У процесі моделювання було отримано графікі залежності внутрішніх, зовнішніх та комплексного критерію балансу від параметрів роботи алгоритму кластеризації, аналіз яких дозволяє визначити оптимальні параметри роботи алгоритму кластеризації. Висновки. Отримані результати моделювання показали високу ефективність запропонованої технології. У випадку обробки профілів експресій генів дана технологія створює умови для реалізації покрокової кластер-бікластер технології групування даних на ранньому етапі реконструкції генної регуляторної мережі.Цель. Разработка индуктивной технологии объективной кластеризации профилей экспрессий генов на основе самоорганизующегося алгоритма кластеризации SOTA. Методы. Индуктивные методы анализа сложных систем были использованы в качестве базовой основы при создании индуктивной технологии объективной кластеризации профилей экспрессии генов. Оптимальные параметры работы алгоритма кластеризации определялись на основе комплексного использования внутренних и внешних критериев качества кластеризации и комплексного критерия баланса. Результаты. В статье представлена архитектура индуктивной технологии объективной кластеризации на основе алгоритма кластеризации СОТА и пошаговая процедура ее реализации. В процессе моделирования были получены графики зависимости внутренних, внешних и комплексного критерия баланса от параметров работы алгоритма кластеризации, анализ которых позволяет определить оптимальные параметры работы алгоритма кластеризации. Выводы. Полученные результаты моделирования показали высокую эффективность предложенной технологии. В случае обработки профилей экспрессии генов данная технология создает условия для реализации пошаговой кластер-бикластер технологии группировки данных на раннем этапе реконструкции генной регуляторной сети

Computational analysis of microarray gene expression profiles of lung cancer

Aim. The article presents the researches on the optimization of the DNA microarray data processing, which is aimed at improving the quality of object clustering. Methods. Data preprocessing was performed with program R using Bioconductor package. Modelling the clustering process was made in the software environment KNIME using the program WEKA functions. Results. The data preprocessing is shown to be optimal while using such techniques as the background correction rma method, quantile normalization, mas PM correction and summarization by mas method. The simulation results have demonstrated a high effectiveness of the clustering algorithm Sota for this category of data. Conclusion. The results of the research have shown that improving the quality of biological object clustering is possible by means of hybridization and optimization of the methods and algorithms at different stages of data processing.Мета. Проведення досліджень щодо оптимізації методів, що використовуються у процесі обробки профілів експресії генів, з метою підвищення якості кластеризації об'єктів. Методи. Передобробка даних була виконана у програмному середовищі R з використанням пакету «Біокондуктор». Моделювання процесу кластеризації було зроблено у програмному середовищі KNIME з використанням функцій програми WEKA. Результати. Показано, що оптимальним є процес передобробки даних з використанням методів: фонова корекція rma методом, квантільна нормалізація, mas РМ корекція і сумарізація mas методом. Результати моделювання показали високу ефективність використання для даного типу даних алгоритму кластеризації Sota. Висновки. Проведені дослідження показали, що підвищення якості розподілу об'єктів біологічної природи на кластери можливо за рахунок гібридизації та оптимізації використання методів і алгоритмів на різних етапах обробки даних.Цель. Проведение исследований по оптимизации методов, используемых в процессе обработки профилей экспрессии генов, с целью повышения качества кластеризации объектов. Методы. Предобработка данных выполнялась в программной среде R с использованием пакета «Биокондуктор». Моделирование процесса кластеризации производилось в программной среде KNIME с использованием функций программы WEKA. Результаты. Показано, что оптимальным является процесс предобработки данных с использованием методов: фоновая коррекция rma методом, квантильная нормализация, mas РМ коррекция и сумаризация mas методом. Результаты моделирования показали высокую эффективность использования для данного типа данных алгоритма кластеризации Sota. Выводы. Проведенные исследования показали, что повышение качества разделения объектов биологической природы на кластеры возможно за счет гибридизации и оптимизации использования методов и алгоритмов на различных этапах обработки данных

Photoconductivity in macroporous silicon with regular structure of macropores

The effects of the increase of photoconductivity in periodic macroporous silicon structures depending on the size and period of cylindrical macropores are investigated. It is obtained that the ratio of macroporous silicon photoconductivity to bulk silicon photoconductivity achieves a maximum at the distance between macropores equal to two thicknesses of the Schottky layer, which corresponds to the experimental data. The increase of photoconductivity is due to both the large total surface area of macropores and the existence of Schottky layers in the near-surface region of cylindrical macropores

Expression of cancer-associated genes in prostate tumors

Background: Prostate cancer is one of the most common male cancers in Western countries and takes the third place in morbidity in Ukraine. It is a highly heterogeneous disease. Aim: To analyze relative expression levels of the TGFB1, IL1B, FOS, EFNA5, TAGLN, PLAU, and EPDR1 genes in malignant and non-malignant prostate tissues. Materials and Methods: Total RNA was isolated from 16 prostate adenomas, 37 prostate adenocarcinomas, and 29 conventionally normal prostate tissues. To analyze relative gene expression levels the quantitative real-time polymerase chain reaction was performed. Results: The significant alterations in the relative expression levels were found in all analyzed sample groups for 4 genes: FOS, EFNA5, IL1B, and TGFB1. We have found that FOS and EFNA5 were more frequently overexpressed in carcinomas with Gleason score ≤ 7, compared with adenomas. On contrary, PLAU expression levels were decreased more frequently in prostate cancers, compared with conventionally normal tissues. Noteworthy, we found positive correlation between IL1B expression level and PSA (for patients with slight PSA increase, no more than 20.0 ng/ml). Conclusion: The EFNA5, FOS, IL1B, PLAU, and TGFB1 genes that showed significant expression alterations in prostate tumors, compared with conventionally normal prostate tissue, may play role in prostate cancer development and should be further investigated

Out-of-plane optical transmittance of 2D photonic macroporous silicon structures

Optical transmission spectra of 2D photonic macroporous silicon structures are investigated. The absolute bandgap for high values of the out-of-plane component kz is situated between the second and third photonic bands. Essential reduction in the transmittance of electromagnetic radiation and the step formation are observed for wavelengths less than the optical period of structures due to directed and decay optical modes formed by macroporous silicon as a short waveguide. The absorption in the macroporous silicon structure is determined by a maximum of the longitudinal component of electromagnetic waves, its interaction with 2D surface oscillations, and the appearance of polaritonic resonances

Objective clustering inductive technology of gene expression profiles based on sota clustering algorithm

Aim. Development of an inductive technology of objective clustering of gene expression profiles based on a self-organizing SOTA clustering algorithm. Methods. Inductive methods of complex system analysis were used to implement the inductive technology of objective clustering of gene expression profiles. The optimal parameters of clustering algorithm were estimated using internal clustering quality criteria, external criteria and complex balance criteria. Results. Here we present the architecture of the inductive technology of objective clustering based on SOTA clustering algorithm and step-by-step procedure of its implementation. Charts of the internal, external and complex balance criteria versus the algorithm parameters were obtained during simulation. This allowed us to determine the optimal parameters of the algorithm. Conclusion. We have shown a high efficiency of the proposed technology. In case of analysis of gene expression profiles, this approach allows to implement a step-by-step cluster-bicluster technology of data grouping at an early stage of gene regulatory network reconstruction.Мета. Розробка індуктивної технології об'єктивної кластеризації профілів експресій генів на основі самоорганізуючого алгоритму кластеризації SOTA. Методи. Індуктивні методи аналізу складних систем було використано у якості базової основи при створенні індуктивної технології об'єктивної кластеризації профілів експресій генів. Оптимальні параметри роботи алгоритму кластеризації визначалися на основі комплексного використання внутрішніх та зовнішніх критеріїв якості кластеризації та комплексного критерію балансу. Результати. У статті представлено архітектуру індуктивної технології об'єктивної кластеризації на основі алгоритму кластеризації СОТА та покрокова процедура її реалізації. У процесі моделювання було отримано графікі залежності внутрішніх, зовнішніх та комплексного критерію балансу від параметрів роботи алгоритму кластеризації, аналіз яких дозволяє визначити оптимальні параметри роботи алгоритму кластеризації. Висновки. Отримані результати моделювання показали високу ефективність запропонованої технології. У випадку обробки профілів експресій генів дана технологія створює умови для реалізації покрокової кластер-бікластер технології групування даних на ранньому етапі реконструкції генної регуляторної мережі.Цель. Разработка индуктивной технологии объективной кластеризации профилей экспрессий генов на основе самоорганизующегося алгоритма кластеризации SOTA. Методы. Индуктивные методы анализа сложных систем были использованы в качестве базовой основы при создании индуктивной технологии объективной кластеризации профилей экспрессии генов. Оптимальные параметры работы алгоритма кластеризации определялись на основе комплексного использования внутренних и внешних критериев качества кластеризации и комплексного критерия баланса. Результаты. В статье представлена архитектура индуктивной технологии объективной кластеризации на основе алгоритма кластеризации СОТА и пошаговая процедура ее реализации. В процессе моделирования были получены графики зависимости внутренних, внешних и комплексного критерия баланса от параметров работы алгоритма кластеризации, анализ которых позволяет определить оптимальные параметры работы алгоритма кластеризации. Выводы. Полученные результаты моделирования показали высокую эффективность предложенной технологии. В случае обработки профилей экспрессии генов данная технология создает условия для реализации пошаговой кластер-бикластер технологии группировки данных на раннем этапе реконструкции генной регуляторной сети

Перспективи впровадження консультативно-індивідуальної та симуляційної форми навчання у систему вищої медичної освіти України

The transformation of the teaching methodology in European universities is connected with the increase in the proportion of self-study according to the method of consultative-individual form involving the platform of the simulation center, which is one of the conditions for the introduction of the fundamental educational principle of continuous education throughout of life in the modern realities of globalization and transformation into the postindustrial environment.Information and communication technologies (ICT) develop the ideas of programmed learning, provide completely new technological options for assimilating information related to the unique capabilities of modern computers and telecommunications. An example of this is the introduction of telemedicine, which allows to provide high level consultations and real time debate with the participation of a wide range of diverse specialists in the format of «medical debates». The perspectives of higher education are «cloud technologies» which cease limits of time and space. This is facilitated by the creation of a broad library network, a significant expansion of the presentation of scientific literature on Internet resources with free access to electronic information media.Conclusions. The difficult period of educational integration processes and reforms requires the effective implementation of the experience of developed countries to prepare a mobile, creative highly qualified specialist with extensive involvement of the potential of cognitive-creative and intellectual-creative directions through the introduction of an consultative-individual form of education with a wide application of the possibilities of simulation medicine to the higher education system of Ukraine. The creation of electronic resource centers is an effective tool for simulation training and for an objective assessment of professional competence, and is also the basis for management decisions to monitor the quality of provision and performance of medical services.Трансформация методологии обучения в европейских университетах происходит из-за увеличения удельного веса самообучения по методике консультативно-индивидуальной формы с привлечением платформы симуляционного центра, что является одним из условий внедрения фундаментального образовательного принципа в реалиях глобализации и трансформации в постиндустриальную среду — непрерывное образование в течение всей жизни.Информационно-коммуникативные технологии (ИКТ) развивают идеи программированного обучения, открывают совершенно новые, еще до конца не исследованные технологические варианты усвоения информации, связанные с уникальными возможностями современных компьютеров и телекоммуникаций. Примером этого является внедрение телемедицины, которая позволяет проводить консультации высокого уровня и вести дебаты в реальном времени с участием широкого круга разнопрофиль­ных специалистов в формате «врачебных дебатов». Перспективами высшего образования становятся «облачные технологии», а образование перестает ограничиваться какими-либо временными и пространственными рамками. Этому способствуют создание широкой библиотечной сети, существенное расширение представления научной литературы на Интернет-ресурсах с бесплатным доступом к электронно-информационным носителям.Выводы. Сложный период образовательных интеграционных процессов и реформаторских изменений предусматривает эффективное внедрение опыта развитых стран для подготовки мобильного творческого специалиста высокой квалификации с широким привлечением потенциала когнитивно-креативных и интеллектуально-творческих направлений посредством внедрения консультативно-индивидуальной формы обучения с широким применением возможностей симуляционной медици­ны в систему высшего медицинского образования Украины. Создание электронных ресурсных цент­ров является эффективным инструментом не только симуляционного обучения, но и объективной оценки профессиональной компетентности, а также основой для управленческих решений по конт­ролю качества предоставления и выполнения медицинских услуг.Трансформація методології навчання в європейських університетах відбувається через збільшення питомої ваги самонавчання за методикою консультативно-індивідуальної форми із залученням платформи симуляційного центру, що є однією з умов запровадження фундаментального освітнього принципу в реаліях глобалізації та трансформації в постіндустріальне середовище — безперервна освіта протягом усього життя.Інформаційно-комунікативні технології (ІКТ) розвивають ідеї програмованого навчання, відкривають абсолютно нові, ще до кінця не досліджені технологічні варіанти засвоєння інформації, пов’язані з унікальними можливостями сучасних комп’ютерів і телекомунікацій. Прикладом цього є впровадження телемедицини, що дає змогу проводити високого рівня консультації та вести дебати у реальному часі за участі широкого кола різнопрофільних фахівців у форматі «лікарські дебати». Перспективами вищої освіти стають «хмаркові технології», а освіта перестає обмежуватися якимись часовими та просторовими рамками. Цьому сприяють створення широкої бібліотечної мережі, суттєве розширення представлення наукової літератури на Інтернет-ресурсах з безкоштовним доступом до електронно-інформаційних носіїв.Висновки. Складний період освітніх інтеграційних процесів та реформаторських змін передбачає ефективне впровадження досвіду розвинених країн для підготовки мобільного творчого спеціаліста високої кваліфікації з широким залученням потенціалу когнітивно-креативних та інтелектуально-творчих напрямів через впровадження консультативно-індивідуальної форми навчання з широким застосуванням можливостей симуляційної медицини у систему вищої медичної освіти України. Створення електронних ресурсних центрів є ефективним інструментом не тільки симуляційного навчання, а й об’єктивного оцінювання професійної компетентності, а також є підґрунтям для управлінських рішень стосовно контролю за якістю надання та виконання медичних послуг

Дефекти упаковки наноструктурованого карбіду кремнію, дефекти глибоких рівнів та границь зерен

У роботі аналізуються фотолюмінесцентні спектри кристалів SiC з дефектами, що виникають при вирощуванні. Показано, що дефекти упаковки та глибокі рівні люмінесцентного спектру відображають закономірності політичної структури SiC .Аналіз спектру нульових фотонів дефектів упаковки, глибоких рівнів і ганиць зерен в фотолюмінесцентному спектрі дає можливість контролювати процеси фазових перетворень при вирощуванні кристалів та плівок а також при проведенні технологічних операцій. Більш того, це також дає можливість в наноструктурованому карбіді кремнію визначати положення або зсув атомів, що беруть участь в фотолюмінесценції з точністю до 0,0787 ангстрем (або 1,075 меВ).In this work, photoluminescence spectra of SiC crystals with ingrown original defects are analised It was shown that stalking fault and deep level luminescence spectra reflect the fundamental logic of the SiC polytype structure.The analysis of the zero- phonon spectra of the stalking fault, deep level, and grain boundary parts of the photoluminescence spectra makes it possible to control the processes of phase transformations within the growth process of crystals and films, as well as during the technological operations. Moreover, it makes it possible in nanostructures of silicon carbide. to determine the position or displacement of atoms participating in the photoluminescence with an accuracy of 0.0787 Angstrom (or 1.075 meV)

EXPRESSION OF CANCER-ASSOCIATED GENES IN PROSTATE TUMORS

Background: Prostate cancer is one of the most common male cancers in Western countries and takes the third place in morbidity in Ukraine. It is a highly heterogeneous disease. Aim: To analyze relative expression levels of the TGFB1, IL1B, FOS, EFNA5, TAGLN, PLAU, and EPDR1 genes in malignant and non-malignant prostate tissues. Materials and Methods: Total RNA was isolated from 16 prostate adenomas, 37 prostate adenocarcinomas, and 29 conventionally normal prostate tissues. To analyze relative gene expression levels the quantitative real-time polymerase chain reaction was performed. Results: The significant alterations in the relative expression levels were found in all analyzed sample groups for 4 genes: FOS, EFNA5, IL1B, and TGFB1. We have found that FOS and EFNA5 were more frequently overexpressed in carcinomas with Gleason score ≤ 7, compared with adenomas. On contrary, PLAU expression levels were decreased more frequently in prostate cancers, compared with conventionally normal tissues. Noteworthy, we found positive correlation between IL1B expression level and PSA (for patients with slight PSA increase, no more than 20.0 ng/ml). Conclusion: The EFNA5, FOS, IL1B, PLAU, and TGFB1 genes that showed significant expression alterations in prostate tumors, compared with conventionally normal prostate tissue, may play role in prostate cancer development and should be further investigated