Искусственный интеллектPubMedScience Morning3 мин чтенияanimal study

Компактная четырехпортовая MIMO-антенна с круглой поляризацией, вдохновленная машинным обучением, для многодиапазонных беспроводных приложений.

Machine learning inspired compact quad port MIMO antenna with circular polarization for multi band wireless applications.

Рубрика
Искусственный интеллект
Источник
PubMed
DOI
10.1038/s41598-026-35324-9
Дата
02.07.2026
Автор
Science Morning
Время чтения
3 мин
Искусственный интеллект

Аннотация

В данной работе представлена компактная MIMO-антенна с четырьмя элементами, демонстрирующая резонанс на частотах 6.39 ГГц, 11.09 ГГц, 14.69 ГГц и 17.96 ГГц, охватывающая диапазоны C, X и Ku соответственно в рамках одной компактной структуры. Разработанная четырехэлементная MIMO-антенна использует Y-образную радиирующую монопольную конфигурацию с соединённымиGround-элементами для удобной интеграции в системы. Также разработанная MIMO-антенна достигает геометрически обусловленной круглой поляризации (CP) под определёнными углами возвышения без внешних фазовращателей или паразитных структур, что приводит к повышенной надежности против затухания многопутевых сигналов и несовпадения поляризаций. Кроме того, критически важный параметр высокой изоляции между элементами поддерживается (Sij < -20 дБ), эффективно подавляя взаимные помехи. Параметры представленного дизайна четырехпортовой антенны также оптимизированы с использованием различных алгоритмов машинного обучения, причем модель гауссовской регрессии оказалась наиболее подходящей, обеспечивая наилучшие показатели возвратных потерь. В заключение, разработанная четырехпортовая MIMO-антенна была изготовлена, и её прототип протестирован для валидации смоделированных результатов. Компрéhенсивный анализ характеристик разнообразия демонстрирует параметры ECC (≤ 0.001), DG (≈ 10 дБ), CCL (< 0.2 б/с/Гц) и TARC (> 9.99), что обеспечивает эргодическую пропускную способность канала, превышающую 9 б/с/Гц. Средняя эффективность наблюдается на уровне 57% по всем диапазонам с пиковым усилением 9.78 дБи на 17.96 ГГц, что делает это решение высокоинтегрированным, надежным и перспективным для CP-MIMO систем связи, делая его сильным кандидатом для спутниковых и современных беспроводных приложений.

Краткое резюме

В исследовании разработана компактная MIMO-антенна, способная работать в распространённых диапазонах частот и обеспечивать круглую поляризацию без дополнительных вспомогательных элементов. Подробно описаны методы оптимизации антенны с использованием машинного обучения для достижения высокой производительности.

Практический вывод

Полученные результаты указывают на возможность применения разработанной антенны в современных беспроводных коммуникациях, что открывает новые горизонты для её использования в спутниковых и других высокочастотных системах связи.

Ограничения

Исследование сосредоточено на оптимизации антенны только для заданных частотных диапазонов; требует дальнейших испытаний в реальных условиях эксплуатации для полного подтверждения заявленных характеристик.

Похожие исследования

Подборка учитывает рубрику, ключевые слова, аннотацию, резюме, практические выводы и источник.

Искусственный интеллект
Искусственный интеллект
72%

Разработка и валидация модели глубокого обучения двойного канала для прогнозирования острого повреждения почек в непрерывном режиме у критически больных пациентов.

Цель данного исследования заключалась в разработке и внешней валидации модели прогнозирования риска острого повреждения почек (ОПП) на 48 часов в реальном времени для критически больных пациентов с использованием модели глубокого обучения двойного канала (DC-AKI). Модель была разработана на основе электронных медицинских записей 28,099 пациентов в медицинском центре Beth Israel Deaconess и внешне валидирована на двух независимых когорт, состоящих из 3,108 пациентов из базы данных eICU и 2,808 пациентов из больницы народного госпиталя провинции Чжэцзян. Тридцать одна изменяющаяся во времени характеристика обновлялась каждые 6 часов. Архитектура модели DC-AKI интегрировала сети BiGRU, свёрточные слои и механизмы внимания для захвата мультишкалярных временных зависимостей. Модель достигла значений площади под кривой операционных характеристик (AUC) 0,720 (95% ДИ, 0,714-0,728) при внутренней валидации и 0,577 (95% ДИ, 0,570-0,583) и 0,798 (95% ДИ, 0,795-0,799) в двух внешних когорт. Анализ интерпретируемости SHAP выявил ключевые клинические предикторы и индивидуальные траектории риска. В заключение, DC-AKI продемонстрировала хорошую предсказательную способность в развивающей когортной популяции и на одном сайте внешней валидации, хотя производительность существенно варьировала в зависимости от учреждений. Необходимо дальнейшая валидация и локальная калибровка для поддержки её клинического применения.

Искусственный интеллект
Искусственный интеллект
72%

Большие языковые модели точно определяют причины решений в устных отчетах.

Понимание причин, стоящих за человеческими выборами в условиях риска, является центральной целью науки о принятии решений, однако традиционные методы, основанные на поведенческих данных, ограничены строгими предположениями о неизменности. Мы представляем масштабируемую аналитическую структуру с использованием больших языковых моделей (BLM) для анализа устных отчетов и выявления сформулированных причин выбора между денежными лотереями. Проверенная BLM точно определила предопределенные причины решений в свободных текстовых отчетах участников, что совпало с их фактическими выборами в 95% случаев. Наш анализ показывает, что причины, лежащие в основе решений людей, варьируются систематически и в большей степени зависят от структуры проблемы выбора, чем от индивидуальных различий. Важно отметить, что причины, полученные из устных отчетов, предоставляют более экономичные и информативные представления процессов принятия решений, чем те, что исходят только из выборов; кроме того, профили причин, специфичных для проблемы, достигают точности предсказаний вне выборки, которая сопоставима с установленными вычислительными моделями. Эта работа демонстрирует, что устные отчеты являются богатым источником данных, и наша аналитическая структура может раскрыть их потенциал, предоставляя результаты, которые ставят под сомнение основные предположения о неизменности в этой области и прокладывают путь к более контекстно чувствительным и интерпретируемым моделям человеческого принятия решений.

Искусственный интеллект
Искусственный интеллект
72%

Комбинаторное принятие решений, основанное на многокомпонентных поверхностных конденсатах.

Живые организмы полагаются на молекулярные сети, такие как генетические цепи и сигнальные пути, для обработки информации и надежного принятия решений в переполненных и шумных средах. Последние достижения показывают, что взаимодействующие биомолекулы самоорганизуются посредством фазовых переходов в сосуществующие пространственные компартменты, называемые конденсатами, зачастую на клеточных поверхностях, таких как хроматин и мембраны. В данной работе мы демонстрируем, что многокомпонентные жидкости могут быть спроектированы для рекрутинга различных конденсатов на поверхности с различными составами, выполняя форму классификации поверхности посредством конденсации. Мы проводим аналогию с многомерной классификацией в машинном обучении и исследуем, как скрытые виды, аналогичные скрытым узлам, расширяют выразительность и емкость этих взаимодействующих ансамблей для облегчения сложных границ решений. Простое изменение уровней отдельных видов позволяет повторно запрограммировать тот же молекулярный репертуар для решения новых задач. Наши выводы показывают, что физические процессы, лежащие в основе биомолекулярных конденсатов, могут кодировать и управлять адаптивной обработкой информации, выходя за рамки компартментализации.

Искусственный интеллект
Искусственный интеллект
72%

Алгоритмы машинного обучения для определения пола по измерениям черепа и таза, полученным с помощью 3D-компьютерной томографии.

Определение пола по останкам скелета является ключевым элементом судебной антропологии, при этом череп и таз являются наиболее различимыми по полу элементами с точки зрения морфологии. Традиционные морфометрические подходы, такие как дискриминантный анализ и логистическая регрессия, достигли высокой точности в оценке пола среди различных популяций, включая южноафриканцев. Однако использование машинного обучения (МЛ) для определения пола на основе измерений черепа и таза еще не было исследовано ни в одной южноафриканской популяции. Это исследование оценивало потенциал алгоритмов МЛ для определения пола по черепным и тазовым измерениям, полученным с помощью компьютерной томографии (КТ) современных чернокожих южноафриканцев. В выборку вошли 680 элементов скелета (400 черепов и 280 тазовых костей) с равным распределением мужчин и женщин. КТ-сканы, архивируемые в Отделе радиологии Академической больницы Шарлотты Макеке в Йоханнесбурге, были реконструированы в 3D-модели с помощью программного обеспечения Xiris и IntelliSpace, откуда были собраны восемь черепных и одиннадцать тазовых измерений. Применялись семь классических алгоритмов МЛ, и использовались методы ранжирования признаков для определения наиболее информативных переменных для оценки пола. Затем была разработана модель стекового обучения МЛ, в которую были включены три лучших классификатора в качестве базовых моделей. Их выводы были объединены и переданы различным алгоритмам МЛ, которые выступали в роли мета-обучающих для финальной классификации. Результаты подтвердили сильный половой диморфизм в черепных и тазовых костях, а стековые модели достигли высокой точности (череп: 80,3-94,3%; таз: 86,1-96,1%) по сравнению с традиционными многовариантными методами, демонстрируя потенциал МЛ в судебном определении пола.

Искусственный интеллект
Искусственный интеллект
72%

Генерация клинических отчетов о лекарственных препаратах с использованием многофазных моделей с подсказками.

Исследование посвящено использованию многофазных моделей с подсказками для автоматизации процесса генерации клинических отчетов о лекарственных препаратах. Основное внимание уделяется применению таких моделей в области ветеринарии, где проводились эксперименты на животных для оценки эффективности данной методологии.

Искусственный интеллект
Искусственный интеллект
72%

Мультимасштабное временное обучение на основе Wi-Fi CSI для совместного распознавания активности и indoor локализации.

Бесконтактное сенсирование на основе информации о состоянии канала Wi-Fi (CSI) продемонстрировало значительный потенциал в распознавании человеческой активности и локализации в помещениях. Однако совместное решение этих двух задач остается сложной задачей, поскольку сырые сигналы CSI, как правило, страдают от высокой размерности каналов, не относящихся к задаче, и временно запутанных многомасштабных флуктуаций. В этой работе предлагается структура двойного обучения, которая акцентирует внимание на конструировании подпространства, согласованного с задачами, и структурированном временном разложении. В частности, разработан модуль многоцелевого переранжированного подпространства главных компонент (MARS-PCA), который переоценивает главные компоненты в соответствии с их дискриминативной значимостью как для распознавания активности, так и для локализации, тем самым сохраняя компактное представление CSI, более соответствующее двойной задаче. Вдобавок, представлен многоуровневый фронтенд с вейвлет-разложением для разделения временных откликов CSI на подполосные компоненты, позволяя более явно представлять динамику, связанную с временной активностью, и относительно стабильные паттерны, связанные с местоположением. Затем уточненные и разложенные характеристики моделируются с помощью легковесного модуля временного предсказания с регуляцией задач по каналам. Эксперименты на публичном наборе данных WiFi CSI показывают, что предложенный метод демонстрирует хорошие результаты как в распознавании активности, так и в indoor локализации.