Строительство и ремонт

Учёные ЛЭТИ разработали подход для оценки точности работы нейросетей

Предложенная метрика позволяет определить минимально допустимую точность работы нейросетевых моделей.

Сегодня нейросети играют важную роль в жизни и экономике общества. Так, уже сейчас более 50% крупных компаний мира используют ИИ для автоматизации процессов и повышения эффективности. В медицине нейросети помогают повысить точность диагностики до 90–95% в некоторых областях, а также сократить время анализа снимков до 60%, что приводит к более быстрому лечению и спасает тысячи жизней ежегодно. В розничной торговле рекомендательные сервисы, основанные на нейросетях, позволяют увеличить продажи на 20–30%, а в финансовой сфере автоматизированные решения экономят корпорациям миллиарды долларов, снижая риски ошибок и мошенничества. В быту около 60% пользователей интернета сталкиваются с технологиями нейросетей через голосовых помощников, переводчики и фильтры спама, и таких сервисов становится всё больше.

Однако активное внедрение нейросетей в жизнь общества вызывает целый ряд трудностей, которые требуют создания эффективных инструментов для их преодоления, поскольку они могут приводить к моральному, физическому и экономическому ущербу для пользователей. В частности, одной из проблем, которая возникает в силу фундаментальных особенностей функционирования нейросетевых моделей, является высокая сложность прогнозирования результатов обработки информации. Например, нейросеть для анализа КТ-снимков, после двух обучений на одном и том же массиве данных в первом случае выдать успешность распознавания как 90% и более, а во втором – на несколько десятков процентов ниже.

«Разумеется, эта «болезнь» нейронных сетей вызывает большие вопросы об эффективности и достоверности их применения, например, в сфере медицины или экономики: когда система может непрогнозируемо выдать, скажем, практически абсолютную точность, а при повторном обучении — существенно меньше. В нашем исследовании мы предложили метрику, которая позволяет с высокой точностью определить минимальный порог точности, с которой нейросеть выполняет задачи по обработке информации».

Доцент кафедры математического обеспечения ЭВМ СПбГЭТУ «ЛЭТИ» Антон Юрьевич Филатов

В ходе исследования учёные ЛЭТИ показали, что стандартные подходы математической статистики не способны достоверно в общем виде описать минимальную точность нейросетей: результаты многократного обучения нейросетей на одном массиве данных давали непредсказуемые результаты.

Тогда исследователи решили пойти другим путём: они решили эмпирически найти метрику, которая бы могла описать и предсказать минимальную точность обработки информации нейросетью. Для этого три активно применяемых нейросети обучили около 30 раз на одном и том же объеме данных. Собранная информация позволила обнаружить закономерности обучения нейросетей и составить метрику (числовой показатель, используемый для измерения, оценки и анализа эффективности) для их оценки.

«Наша метрика находится в открытом доступе, и теперь любой разработчик программного обеспечения, использующего нейросетевые модели, может проверить – какова минимальная эффективность его продукта. Наш подход актуален для всех направлений применения ИИ-технологий: начиная от медицины, маркетинга и логистики, заканчивая банковским делом и промышленным производством».

Доцент кафедры математического обеспечения ЭВМ СПбГЭТУ «ЛЭТИ» Антон Юрьевич Филатов

Результаты исследования опубликованы в научном журнале «Известия ЮФУ. Технические науки». В будущем учёные планируют разработать математический аппарат, который позволит в общем случае описать минимальную точность обработки информации нейросетью.

ФНКЦ ФМБА России запустил роботизированное эндопротезирование суставов

Летом 2026 года ФНКЦ ФМБА России ввел в клиническую практику технологию роботизированного эндопротезирования крупных суставов. Метод сочетает в себе предварительное 3D-планирование операции и контроль движений хирургического инструмента прямо во время вмешательства. Данный подход позволяет с высокой точностью устанавливать протез сустава, снижая риск повреждения нервов и сосудов.

В чем особенность процедуры

Все решения во время операции по-прежнему принимает хирург — робот-ассистент лишь выполняет функцию высокоточного инструмента. Система отслеживает движения врача в реальном времени и не позволяет ему отклониться от заранее намеченной траектории даже на доли миллиметра. За счёт этой технологии снижается влияние человеческого фактора на наиболее критичных этапах вмешательства.

Показания к роботизированной методике определяются индивидуально: специалисты оценивают возраст пациента, состояние его костной ткани и особенности анатомии сустава, после чего подбирают оптимальный метод лечения. Поскольку данная технология — это лишь один из вариантов в комплексе доступных подходов в медицине.

Подготовка к операции начинается заранее. По снимкам компьютерной томографии (КТ) строится индивидуальная 3D-модель сустава пациента — высокоточная цифровая копия его собственной кости и сустава. На этой модели хирург заранее рассчитывает, какого размера должен быть протез и в каком положении его нужно установить, чтобы он максимально точно повторял естественную форму сустава. Такой уровень предварительного расчёта напрямую сказывается на результате операции.

Точность и результативность

Благодаря 3D-планированию и контролю движений инструмента во время операции удаётся установить компоненты протеза в положении, максимально близком к намеченному. Это позволяет восстановить естественную биомеханику сустава — то есть привычный характер движения костей относительно друг друга, каким он был до болезни. Такая точность обеспечивает правильное расположение импланта и снижает риск его износа.

Чем меньше разрез, тем быстрее восстановление

Высокая точность роботизированной системы также позволяет хирургу делать разрезы минимального размера и меньше затрагивать окружающие ткани сустава. За счёт такого щадящего доступа снижается объём кровопотери во время операции. При этом первые дни после вмешательства пациенты переносят легче: меньше болевых ощущений, подвижность возобновляется быстрее. Это делает начало восстановительного периода более комфортным и предсказуемым.

«Во время операции по индивидуальному 3D-плану робот-ассистент не заменяет хирурга, а расширяет его возможности. Технология позволяет установить протез по заранее подобранным параметрам с учетом КТ конкретного пациента с отклонением от запланированной оси сустава не более чем на 1,05°. Подобная точность крайне важна, когда речь идёт о долгосрочной стабильности сустава», — рассказал Рустам Каримов, заведующий травматолого-ортопедическим отделением № 3, врач-травматолог-ортопед ФНКЦ ФМБА России.

ЭТАЛОННАЯ ГИРЯ М1 20 КГ: ИНЖЕНЕРНОЕ МАСТЕРСТВО, ЗАМОРОЖЕННОЕ В ЧУГУНЕ. ПОЛНОЕ РУКОВОДСТВО ДЛЯ ПРОФЕССИОНАЛОВ МЕТРОЛОГИИ

Рубрика: Технологии и стандарты, Промышленное оборудование, Контроль качества

Автор: Технический директор метрологической лаборатории

В цифровую эпоху мы привыкли доверять показаниям на экране. Но за каждой цифрой, отображающей массу на современных электронных весах, стоит древний, почти философский принцип: истина познается в сравнении с эталоном. Калибровочная гиря класса точности М1 номинальной массой 20 килограммов — это и есть материализованная истина в мире измерений. Она — молчаливый арбитр на производственных линиях, логистических терминалах, в научных лабораториях и ювелирных мастерских. Её молчание весомо в буквальном смысле: оно обеспечивает финансовую справедливость в торговле, точность рецептур в фармацевтике, безопасность конструкций в строительстве и достоверность экспериментов в науке.

Этот материал — не стандартное коммерческое предложение. Это детальный технико-технологический обзор, объясняющий, почему в век нанотехнологий эталоном по-прежнему служит кусок чугуна, и как выбор этого «куска» определяет качество тысяч последующих операций. Мы разберем физику, металлургию, метрологию и практику, стоящие за созданием идеального эталона массы.

ГЛАВА 1: НЕИЗМЕННЫЙ ЭТАЛОН В МЕНЯЮЩЕМСЯ МИРЕ. МЕСТО ГИРИ М1 В ЦЕПОЧКЕ ТОЧНОСТИ

Представьте пирамиду. На её вершине — международный прототип килограмма, хранящийся под тремя герметичными колпами во Франции. Основание — миллионы рабочих весов по всему миру. Калибровочные гири класса М1 — это ключевые камни в средней части этой пирамиды, передающие размер единицы массы сверху вниз с минимальными искажениями.

Фундаментальные задачи, которые решает 20-килограммовый эталон:

1. Юридическая легитимизация измерительной техники. Без процедуры поверки с использованием аттестованных гирь весы не могут быть допущены к применению в сферах, регулируемых государством (торговля, приемка сырья, медицина, экологический контроль). Гиря М1 — инструмент, уполномоченный давать такой допуск.
2. Диагностика и тонкая настройка весового оборудования. Современные тензометрические весы подвержены «дрейфу» — медленному изменению характеристик под влиянием температуры, старения компонентов, механических нагрузок. Регулярная калибровка гирями выявляет этот дрейф и позволяет скорректировать его программно или аппаратно.
3. Обеспечение прослеживаемости измерений. Это краеугольный принцип современной метрологии. Любое измерение массы на предприятии должно быть прослеживаемо до государственного эталона через цепочку документированных поверок. Наша гиря с её пакетом документов — ваше звено в этой цепочке.

Почему именно класс М1 и масса 20 кг?

Класс точности М1 — оптимальное сочетание высокой точности и практической долговечности. Для гири в 20 кг допустимая погрешность составляет всего ±1 грамм. Для понимания: это сравнимо с весом нескольких капель воды на фоне полного 20-литрового ведра. Такая точность необходима для поверки весов среднего и высокого класса точности (III и II по ГОСТ), которые используются в большинстве промышленных и коммерческих задач. Масса 20 кг — это эффективная точка для калибровки широкого диапазона весов (от 60 кг до нескольких тонн), а также удобная для ручного обращения одним оператором.

ГЛАВА 2: АНАЛИЗ ПРЕИМУЩЕСТВ. ГДЕ ТАИТСЯ ДЬЯВОЛ, ИЛИ 5 КРИТИЧЕСКИХ ОТЛИЧИЙ НАШЕЙ ТЕХНОЛОГИИ

На рынке много гирь. Разница в цене может достигать 30-40%. Экономия соблазнительна, но в метрологии она часто оборачивается многократными убытками. Вот пять технологических барьеров, которые отделяют наш эталон от рядовой продукции.

1. МАТЕРИАЛ: СЕРЫЙ ЧУГУН КАК ЗАЩИТА ОТ НЕВИДИМОГО ВРАГА.

Главный враг точных электронных весов — не пыль или влага, а паразитные магнитные поля. Сталь, даже немагнитная, может наводить токи в датчиках весов. Наша гиря на 100% изготовлена из серого чугуна СЧ20. Этот сплав обладает естественными диамагнитными свойствами. Представьте гирю на складе рядом с мощным электродвигателем или транспортируемую на стальной тележке. Стальная гиря может намагнититься, и её невидимое поле начнет влиять на показания чувствительных весов, внося хаотичную, трудно выявляемую погрешность. Наш чугунный эталон абсолютно инертен к таким воздействиям. Это не просто соответствие стандарту — это превентивное устранение риска на физическом уровне.

2. КОНСТРУКЦИЯ: МОНОЛИТ — СИНОНИМ ЦЕЛОСТНОСТИ.

Мы отвергаем сварные и сборные конструкции. Наша гиря отливается как единое целое: корпус и ручка — неразделимы. Почему это критически важно?

1. Исключение скрытых дефектов. В месте сварки чугуна и стали образуется зона с другими механическими свойствами. Со временем от вибраций и термоциклирования здесь могут появиться микротрещины.
2. Нулевой риск изменения массы. В резьбовых или прессовых соединениях со временем могут скапливаться грязь, смазка, продукты коррозии. Их невозможно полностью удалить, и они меняют массу гири. В монолите такой проблемы не существует в принципе.
3. Повышенная прочность. Литая ручка выдерживает ударные нагрузки при случайном падении, на которое не рассчитана приваренная конструкция.

3. ТЕХНОЛОГИЯ ЛИТЬЯ: ЛГМ — ПУТЬ К АБСОЛЮТНОЙ ГЕОМЕТРИИ.

Литье в песчаные формы — дешевый, но «грязный» метод. Он оставляет облои, раковины, требует сложной механической доработки. Мы используем Литье по Газифицируемым Моделям (ЛГМ / Lost Foam) — технологию, применяемую для изготовления ответственных деталей в аэрокосмической и автомобильной промышленности.

Суть процесса:

• Из пенополистирола высокой плотности фрезеруется идеально точная модель гири.
• Модель покрывается огнеупорным керамическим составом.
• Заливается расплавленный чугун. Пенополистирол мгновенно газифицируется и замещается металлом, который в точности повторяет все контуры модели.

Итоговые преимущества для эталона:

1. Поверхность близкая к машинной обработке. Отсутствуют литейные пороки. Это не только эстетика, но и отсутствие мест для скопления загрязнений.
2. Идеальная плотность (отсутствие микро-пор). В обычной отливке в толще металла могут оставаться пустоты. При ЛГМ металл заполняет форму под давлением собственного веса, что гарантирует однородную структуру по всему объему. Это прямая гарантия долговременной стабильности массы.
3. Точность размеров до ±0.3 мм. Гиря идеально встает на платформу весов, не создавая перекосов, которые влияют на результат взвешивания.

4. ФИНИШНАЯ ОБРАБОТКА: ПОДГОТОВКА, КАК ДЛЯ КОРАБЕЛЬНОЙ СТАЛИ.

Покрытие должно держаться десятилетиями. Его адгезия закладывается на этапе подготовки.

1. Дробеструйная очистка по стандарту Sa 2.5 (ISO 8501-1). Это не просто «обдули песком». Это контролируемый процесс, создающий на поверхности микрорельеф с оптимальной шероховатостью. Поверхность химически чиста и готова принять краску.
2. Контролируемая ручная шлифовка зоны ручки. Убираются любые микронеровности. Оператор работает в перчатках, не оставляя следов.
3. Многослойное порошковое окрашивание. Экологичное покрытие, наносимое электростатическим методом и полимеризуемое в печи. Оно прочнее, долговечнее и равномернее обычной жидкой эмали.

5. МЕТРОЛОГИЧЕСКАЯ ЧЕСТНОСТЬ: ДОКУМЕНТ КАК НЕОТЪЕМЛЕМАЯ ЧАСТЬ ИЗДЕЛИЯ.

Мы продаем не железо, а гарантированную точность. Поэтому:

1. Первичная поверка в ФБУ ЦСМ. Не в частной лаборатории, а в уполномоченном государственном центре стандартизации. Это высший уровень доверия.
2. Стратегия «максимального готового ресурса». Мы планируем производство и логистику так, чтобы на момент отгрузки заказчику срок до очередной поверки составлял не менее 15-18 месяцев (при МПИ 24 месяца для М1). Вы получаете инструмент, готовый к немедленной продуктивной работе, а не к очередной поездке в метрологическую службу.
3. Полный пакет: Оригинал Свидетельства о поверке (не копия) с уникальным номером, занесенным в государственную базу, и Паспорт изделия.

ГЛАВА 3: ПРАКТИКА ПРИМЕНЕНИЯ — ОТ ТЕОРИИ К РЕЗУЛЬТАТУ

Сценарии использования гири М1 20 кг:

1. Метрологические службы заводов и фабрик: Для проведения внутреннего калибровочного аудита весового парка предприятия.
2. Сервисные инженерные компании: В качестве выездного эталонного набора для клиентской поверки и ремонта.
3. Логистические и складские комплексы: Для ежесменной или еженедельной контрольной проверки точности товарных и паллетных весов.
4. Производители сыпучих материалов, строительных смесей, комбикормов: Для контроля точности фасовочных и дозирующих линий.

Комплектация — минимализм, несущий максимальную ценность:

• Гиря калибровочная класса М1, 20 кг — 1 шт.
• Паспорт с техническими характеристиками и серийным номером — 1 шт.
• Оригинал Свидетельства о первичной поверке государственного образца — 1 шт.

Выбор калибровочной гири — это выбор между ценой приобретения и стоимостью владения. Дешевый эталон может стать источником скрытых погрешностей, которые приведут к пересортице, браку, финансовым санкциям и репутационным потерям.

Наша гиря М1 20 кг — это результат инженерного подхода, где каждый этап — от выбора шихты для плавки до оформления метрологического документа — контролируется и оптимизируется ради одной цели: стать абсолютно предсказуемым и надежным воплощением килограмма. Это не расходный материал. Это фундаментальная инвестиция в точность, легальность и качество вашего бизнес-процесса. В мире, где решения принимаются на основе данных, будьте уверены, что ваши данные начинаются с безупречного эталона.

Еще по теме: