Алпатов А.Н., Терлоев Э.З., Матчин В.Т. —
Архитектура трёхмерной свёрточной нейронной сети для детектирования факта фальсификации видеоряда
// Программные системы и вычислительные методы. – 2024. – № 3.
– С. 1 - 11.
DOI: 10.7256/2454-0714.2024.3.70849
URL: https://e-notabene.ru/itmag/article_70849.html
Читать статью
Аннотация: В статье отражено использование нейросетевых технологий для определения фактов фальсификации содержимого видеорядов. В современном мире новые технологии стали неотъемлемой частью мультимедийной среды, однако их распространение также создало новую угрозу – возможность неправомерного использования для фальсификации содержимого видеорядов. Это приводит к возникновению серьезных проблем, таких как распространение фейковых новостей, дезинформация общества. В научной статье рассматривается данная проблема и определяется необходимость использования нейронных сетей для ее решения. В сравнении с другими существующими моделями и подходами, нейронные сети обладают высокой эффективностью и точностью в обнаружении фальсификации видеоданных благодаря своей способности к извлечению сложных признаков и обучению на больших объемах исходных данных, что особо важно при снижении разрешения анализируемого видеоряда. В рамках данной работы представлена математическая модель идентификации фальсификации аудио и видеоряда в видеозаписи, а также модель на основе трехмерной свёрточной нейронной сети для определения факта фальсификации видеоряда, путём анализа содержимого отдельных кадров. В рамках данной работы было предложено рассмотреть задачу идентификации фальсификатов в видеозаписи, как совместное решение двух задач: идентификации фальсификации аудио- и видеоряда, а сама результирующая задача, была преобразована в классическую задачу классификации. Любая видеозапись может быть отнесена к одной из четырёх групп, описанных в работе. Только видеозаписи, относящиеся к первой группе, считаются аутентичными, а все остальные – сфабрикованными. Для повышения гибкости модели, были добавлены вероятностные классификаторы, что позволяет учитывать степень уверенности в предсказаниях. Особенность полученного решения состоит в возможности настройки пороговых значений, что позволяет адаптировать модель к различным уровням строгости в зависимости от задачи. Для определения сфабрикованных фоторядов предложена архитектура трёхмерной свёрточной нейронной сети, включающей слой предобработки и нейросетевой слой. Полученная модель обладает достаточной степенью точности определения фальсифицированных видеорядов, с учетом значительного понижения разрешения кадров. Апробация модели на тренировочном наборе данных показала долю корректного определения фальсификации видеорядов выше 70%, что заметно лучше угадывания. Несмотря на достаточную точность модель может быть доработана для более существенного увеличения доли корректных предсказаний.
Abstract: The article reflects the use of neural network technologies to determine the facts of falsification of the contents of video sequences. In the modern world, new technologies have become an integral part of the multimedia environment, but their proliferation has also created a new threat – the possibility of misuse to falsify the contents of video sequences. This leads to serious problems, such as the spread of fake news and misinformation of society. The scientific article examines this problem and determines the need to use neural networks to solve it. In comparison with other existing models and approaches, neural networks have high efficiency and accuracy in detecting video data falsification due to their ability to extract complex features and learn from large amounts of source data, which is especially important when reducing the resolution of the analyzed video sequence. Within the framework of this work, a mathematical model for identifying the falsification of audio and video sequences in video recordings is presented, as well as a model based on a three-dimensional convolutional neural network to determine the fact of falsification of a video sequence by analyzing the contents of individual frames. Within the framework of this work, it was proposed to consider the problem of identifying falsifications in video recordings as a joint solution to two problems: identification of falsification of audio and video sequences, and the resulting problem itself was transformed into a classical classification problem. Any video recording can be assigned to one of the four groups described in the work. Only the videos belonging to the first group are considered authentic, and all the others are fabricated. To increase the flexibility of the model, probabilistic classifiers have been added, which allows to take into account the degree of confidence in the predictions. The peculiarity of the resulting solution is the ability to adjust the threshold values, which allows to adapt the model to different levels of rigor depending on the task. The architecture of a three-dimensional convolutional neural network, including a preprocessing layer and a neural network layer, is proposed to determine fabricated photoreceads. The resulting model has a sufficient degree of accuracy in determining falsified video sequences, taking into account a significant decrease in frame resolution. Testing of the model on a training dataset showed the proportion of correct detection of video sequence falsification above 70%, which is noticeably better than guessing. Despite the sufficient accuracy, the model can be refined to more significantly increase the proportion of correct predictions.
Алпатов А.Н. —
Оценка влияния системных параметров распределённого вычислительного комплекса на эффективность работы алгоритмов балансировки нагрузки
// Кибернетика и программирование. – 2017. – № 1.
– С. 1 - 10.
DOI: 10.7256/2306-4196.2017.1.22021
URL: https://e-notabene.ru/kp/article_22021.html
Читать статью
Аннотация: Целью данной статьи является рассмотрение вопроса зависимости производительности алгоритмов балансировки вычислительной нагрузки для глобально распределённых вычислительных комплексов (РВК), реализующих принцип добровольных вычислений, от основных атрибутов распределённой системы. В качестве основных фиксируемых атрибутов рассмотрены структура файловой системы и тип сетевого протокола. Объектом исследования является глобально распределенный вычислительный комплекс, с комплексом диспетчирования загрузки узлов. Предметом исследования являются методы балансировки загрузки узлов РВК, реализующие принцип динамической стратегии балансировки вычислительной нагрузки. В данной статье, методологической основой являются методы фундаментальных и прикладных наук: методы анализа, методы математической статистики, имитационного моделирования. Предложена модель узловой вычислительной нагрузки в виде нелинейной кусочно-стационарной модели. В работе показана методика проведения вычислительного эксперимента по определению эффективности работы алгоритмов балансировки и разработана имитационная модель распределённого комплекса, с возможностью фиксации основных системных параметров вычислительного комплекса, а также произведена оценка их влияния на время отклика системы. Показано, что особое влияние на эффективность работы алгоритмов балансировки нагрузки оказывают такие параметры, такие как структура файловой системы и тип сетевого протокола. Таким образом, показана необходимость учёта таких параметров для обеспечения адекватности разрабатываемой модели распределённого вычислительного комплекса, реализованного по принципу добровольных вычислений.
Abstract: The purpose of this article is to consider the correlation of the performance of computational load balancing algorithms for globally distributed computing systems implementing the principle of volunteer computing and the basic attributes of a distributed system. As the main considered parameters the author examines file system structure and the type of network protocol. The object of the study is a globally distributed computing system with scheduling nodes loading. The subject of the study are the balancing methods of loading units of the system, implementing the principle of dynamic computational load balancing strategy. In this article, the methodological basis of the article makes methods of fundamental and applied sciences: analysis methods, methods of mathematical statistics, simulation modeling. The author suggests a model of node computational load in form of nonlinear piecewise-stationary model. The paper shows a method of computing experiment to determine the effectiveness of the balancing algorithms. The author develops a simulation model of distributed complex with the possibility of setting the basic system parameters computer system and assess their impact on system response time. It is shown that a particular impact on the efficiency of load balancing algorithms have such parameters as file system structure and the type of network protocol. Thus, the necessity of taking into account these parameters to ensure the adequacy of the developed model of the distributed computing system implemented on the basis of volunteer computing.