Використання нейронних мереж для розпізнавання оптичних спектрів у навчальному практикумі з основ спектрального аналізу
Електронна бібліотека НАПН України
View Archive Info| Field | Value | |
| Relation |
https://lib.iitta.gov.ua/id/eprint/744254/
https://journal.iitta.gov.ua/index.php/itlt/article/view/5816 10.33407/itlt.v103i5.5816 |
|
| Title |
Використання нейронних мереж для розпізнавання оптичних спектрів у навчальному практикумі з основ спектрального аналізу
The use of neural networks for the recognition of optical spectra in the educational practice on the fundamentals of spectral analysis |
|
| Creator |
Величко, Степан
Величко, Ігор Ковальов, Сергій Ковальов, Юрій |
|
| Subject |
004.9 ІКТ ( Application-oriented computer-based techniques )
378 Higher education. Universities. Academic study 53 Physics |
|
| Description |
У статті аналізується ідея застосування штучного інтелекту у вигляді моделі штучної нейронної мережі для автоматичного розпізнавання оптичних спектрів, які реєструються традиційним спектральним обладнанням. У викладеному матеріалі особлива увага приділяється логіці побудови структури нейронних мереж, які орієнтовані на виділення ознак диференціації оптичних спектрів різних хімічних елементів. Розглянутий матеріал передбачає дослідження ефективності запропонованих структур нейронних мереж на основі реалізації їх навчання методом градієнтного спуску. Автори розглядають особливості застосування нейронних мереж для розпізнавання оптичних спектрів і в методичній площині, а саме для створення відповідного відділення чи центру в закладах вищої освіти України, де виконуються дослідницькі роботи і лабораторний практикум зі спектрального аналізу і спектроскопії. Створений у такий спосіб практикум передбачає ознайомлення студентів з основами спектроскопії, виконання серії важливих робіт у цій галузі діяльності людини та з таким потужним сучасним дослідницьким інструментом, яким є штучний інтелект у вигляді штучної нейронної мережі з елементами програмування на основі Python, та їх впровадженням у навчальний фізичний експеримент. Аналізується робота з лабораторного практикуму на основі використання моделі штучної нейронної мережі, який дає студентам елементарні уявлення про будову і дію цієї моделі та можливості реалізації її в ході дослідження спектроскопічних закономірностей оптичного діапазону, а також можливості створення на їх основі відділення чи центру для вивчення основ спектрального аналізу і спектроскопії в умовах закладу вищої освіти України. Запропоновано лабораторну роботу, яка передбачає вивчення методів автоматичної класифікації експериментальних даних на прикладі розпізнавання оптичних спектрів гелію та неону.
The article analyzes the idea of applying artificial intelligence in the form of an artificial neural network model for automatic recognition of optical spectra registered by traditional spectral equipment. The material presented pays special attention to the logic of constructing the structure of neural networks aimed at extracting featured for differentiating optical spectra of various chemical elements. The discussed material involves studying the effectiveness of the proposed neural network structures based on implementing their training using the gradient descent method. The authors consider the peculiarities of applying neural networks for recognizing optical spectra both in methodological terms and in the creation of a corresponding department or center in higher education institutions of Ukraine, where research work and laboratory practice in spectral analysis and spectroscopy are conducted. The workshop created this way involves familiarizing students with the basics of spectroscopy, carrying out a series of important works in this field of human activity, and introducing them to such a powerful modern research tool as artificial intelligence in the form of an artificial neural network with programming elements based on Python in the course of educational physical experiments. The operation of the laboratory practice based on the use of an artificial neural network model is analyzed, providing students with elementary understanding of the structure and functioning of this model and the possibilities of implementing it in the study of spectroscopic regularities in the optical range, as well as the possibility of establishing a department or center for studying the basics of spectral analysis spectroscopy within the higher education institution in Ukraine. A laboratory work has been proposed, which involves the study of methods for automatic classification of experimental data using the example of recognizing the optical spectra of helium and neon. |
|
| Publisher |
Інститут цифровізації освіти НАПН України
|
|
| Date |
2024
|
|
| Type |
Article
PeerReviewed |
|
| Format |
text
|
|
| Language |
uk
|
|
| Identifier |
https://lib.iitta.gov.ua/id/eprint/744254/1/%D0%A1%D1%82%D0%B5%D0%BF%D0%B0%D0%BD%20%D0%92%D0%B5%D0%BB%D0%B8%D1%87%D0%BA%D0%BE.pdf
- Величко, Степан (orcid.org/0000-0002-1692-9741 <http://orcid.org/0000-0002-1692-9741>), Величко, Ігор (orcid.org/0000-0003-0785-4538 <http://orcid.org/0000-0003-0785-4538>), Ковальов, Сергій (orcid.org/0000-0002-3922-8697 <http://orcid.org/0000-0002-3922-8697>) and Ковальов, Юрій (orcid.org/0000-0002-1729-2033 <http://orcid.org/0000-0002-1729-2033>) (2024) The use of neural networks for the recognition of optical spectra in the educational practice on the fundamentals of spectral analysis Information Technologies and Learning Tools, 5 (103). pp. 174-187. ISSN 2076-8184 10.33407/itlt.v103i5.5816 |
|