<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<!DOCTYPE article PUBLIC "-//NLM//DTD JATS (Z39.96) Journal Publishing DTD v1.3 20210610//EN" "JATS-journalpublishing1-3.dtd">
<article article-type="research-article" dtd-version="1.3" xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" xml:lang="ru"><front><journal-meta><journal-id journal-id-type="publisher-id">izmertech</journal-id><journal-title-group><journal-title xml:lang="ru">Измерительная техника</journal-title><trans-title-group xml:lang="en"><trans-title>Izmeritel`naya Tekhnika</trans-title></trans-title-group></journal-title-group><issn pub-type="ppub">0368-1025</issn><issn pub-type="epub">2949-5237</issn><publisher><publisher-name>ФГУП "ВНИИФТРИ"</publisher-name></publisher></journal-meta><article-meta><article-id pub-id-type="doi">10.32446/0368-1025it.2023-9-66-72</article-id><article-id custom-type="elpub" pub-id-type="custom">izmertech-2042</article-id><article-categories><subj-group subj-group-type="heading"><subject>Research Article</subject></subj-group><subj-group subj-group-type="section-heading" xml:lang="ru"><subject>ДИСКУССИОННЫЕ ВОПРОСЫ МЕТРОЛОГИИ</subject></subj-group><subj-group subj-group-type="section-heading" xml:lang="en"><subject>DISCUSSION ISSUES OF METROLOGY</subject></subj-group></article-categories><title-group><article-title>Практические аспекты применения искусственного интеллекта в метрологии</article-title><trans-title-group xml:lang="en"><trans-title>Practical aspects of application of artifi cial intelligence in metrology</trans-title></trans-title-group></title-group><contrib-group><contrib contrib-type="author" corresp="yes"><name-alternatives><name name-style="eastern" xml:lang="ru"><surname>Кузин</surname><given-names>А. Ю.</given-names></name><name name-style="western" xml:lang="en"><surname>Kuzin</surname><given-names>A. Yu.</given-names></name></name-alternatives><bio xml:lang="ru"><p>Александр Юрьевич Кузин</p><p>Москва</p></bio><bio xml:lang="en"><p>Alexander Yu. Kuzin</p><p>Moscow</p></bio><email xlink:type="simple">kuzin@vniims.ru</email><xref ref-type="aff" rid="aff-1"/></contrib><contrib contrib-type="author" corresp="yes"><name-alternatives><name name-style="eastern" xml:lang="ru"><surname>Крошкин</surname><given-names>А. Н.</given-names></name><name name-style="western" xml:lang="en"><surname>Kroshkin</surname><given-names>A. N.</given-names></name></name-alternatives><bio xml:lang="ru"><p>Алексей Николаевич Крошкин</p><p>Москва</p></bio><bio xml:lang="en"><p>Alexey N. Kroshkin</p><p>Moscow</p></bio><email xlink:type="simple">a.kroshkin@vniims.ru</email><xref ref-type="aff" rid="aff-1"/></contrib><contrib contrib-type="author" corresp="yes"><name-alternatives><name name-style="eastern" xml:lang="ru"><surname>Исаев</surname><given-names>Л. К.</given-names></name><name name-style="western" xml:lang="en"><surname>Isaev</surname><given-names>L. K.</given-names></name></name-alternatives><bio xml:lang="ru"><p>Лев Константинович Исаев</p><p>Москва</p></bio><bio xml:lang="en"><p>Lev K. Isaev</p><p>Moscow</p></bio><email xlink:type="simple">isaev-vm@vniims.ru</email><xref ref-type="aff" rid="aff-1"/></contrib><contrib contrib-type="author" corresp="yes"><name-alternatives><name name-style="eastern" xml:lang="ru"><surname>Булыгин</surname><given-names>Ф. В.</given-names></name><name name-style="western" xml:lang="en"><surname>Bulygin</surname><given-names>F. V.</given-names></name></name-alternatives><bio xml:lang="ru"><p>Федор Владиленович Булыгин</p><p>Москва</p></bio><bio xml:lang="en"><p>Fedor V. Bulygin</p><p>Moscow</p></bio><email xlink:type="simple">fbulygin@vniims.ru</email><xref ref-type="aff" rid="aff-1"/></contrib><contrib contrib-type="author" corresp="yes"><name-alternatives><name name-style="eastern" xml:lang="ru"><surname>Войтко</surname><given-names>В. Д.</given-names></name><name name-style="western" xml:lang="en"><surname>Voytko</surname><given-names>V. D.</given-names></name></name-alternatives><bio xml:lang="ru"><p>Владимир Дмитриевич Войтко</p><p>Москва</p></bio><bio xml:lang="en"><p>Vladimir D. Voytko</p><p>Moscow</p></bio><email xlink:type="simple">voytko@vniims.ru</email><xref ref-type="aff" rid="aff-1"/></contrib></contrib-group><aff-alternatives id="aff-1"><aff xml:lang="ru"><institution>Всероссийский научно-исследовательский институт метрологической службы</institution><country>Россия</country></aff><aff xml:lang="en"><institution>Russian Research Institute for Metrological Service</institution><country>Russian Federation</country></aff></aff-alternatives><pub-date pub-type="collection"><year>2023</year></pub-date><pub-date pub-type="epub"><day>17</day><month>10</month><year>2023</year></pub-date><volume>0</volume><issue>9</issue><fpage>66</fpage><lpage>72</lpage><permissions><copyright-statement>Copyright &amp;#x00A9; Кузин А.Ю., Крошкин А.Н., Исаев Л.К., Булыгин Ф.В., Войтко В.Д., 2023</copyright-statement><copyright-year>2023</copyright-year><copyright-holder xml:lang="ru">Кузин А.Ю., Крошкин А.Н., Исаев Л.К., Булыгин Ф.В., Войтко В.Д.</copyright-holder><copyright-holder xml:lang="en">Kuzin A.Y., Kroshkin A.N., Isaev L.K., Bulygin F.V., Voytko V.D.</copyright-holder><license xml:lang="ru" license-type="creative-commons-attribution" xlink:href="https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/" xlink:type="simple"><license-p>Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.</license-p></license><license xml:lang="en" license-type="creative-commons-attribution" xlink:href="https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/" xlink:type="simple"><license-p>This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.</license-p></license></permissions><self-uri xlink:href="https://www.izmt.ru/jour/article/view/2042">https://www.izmt.ru/jour/article/view/2042</self-uri><abstract><p>Рассмотрен искусственный интеллект как один из основных элементов цифровой трансформации. Описаны перспективные направления применения искусственного интеллекта в метрологии. Основное внимание уделено использованию искусственных нейронных сетей в составе средств измерений и измерительных систем для получения результатов измерений в случаях, когда функция измерения неизвестна, недостаточно определена или слишком сложна для алгоритмической формализации. Отмечено, что на практике часто требуется решать задачи с частично неопределённой функцией, когда помимо детерминированной основы существует дополнительный неизвестный компонент, оказывающий существенное влияние на результат измерений. Проведён имитационный эксперимент по решению подобной измерительной задачи с помощью нейросетевой модели. В эксперименте использована функция измерения, имеющая линейную детерминированную основу и дополнительный нелинейный компонент, составляющий примерно 10 % относительного среднего квадратического отклонения и априори неизвестный (по условиям задачи). Результаты эксперимента подтвердили практическую возможность и высокую эффективность применения искусственных нейронных сетей для решения подобных измерительных задач. Нейросетевая модель в условиях зашумлённой обучающей выборки, соответствующей реальным условиям измерений, практически полностью восстановила функцию измерения несмотря на то, что используемая нейросетевая модель была линейной, а дополнительный компонент функции измерения – нелинейным. В проведённом эксперименте за счёт использования нейронной сети точность измерений повышена примерно на порядок. Предоставлен доступ к машинному коду, реализующему данный имитационный эксперимент.</p></abstract><trans-abstract xml:lang="en"><p>Artifi cial intelligence as one of the main elements of digital transformation and promising directions of its application in metrology are considered. The main attention is paid to the application of artifi cial neural networks as a part of measuring instruments and measurement systems for obtaining measurement results in cases when the measurement function is unknown, not suffi ciently defi ned or too complicated for algorithmic formalization. More often in practice we meet problems with partially uncertain function, when in addition to the deterministic basis there is an additional unknown component that has a signifi cant impact on the measurement result. A simulation experiment was conducted to solve such a measurement problem using a neural network model. In the experiment, a measurement function with a linear deterministic basis and an additional nonlinear component of about 10 % of the relative standard deviation, that was implied by the unknown when the model was created, was used. The results of the experiment confi rmed the practical possibility and high effi ciency of using artifi cial neural networks to solve such measurement problems. The neural network model in the conditions of a noisy training sample, corresponding to real measurement conditions, almost completely restored the measurement function despite the fact that a linear neural network model was used, and the additional component of the measurement function was nonlinear. In this particular experiment, due to the use of neural network, the accuracy of measurements was improved by about an order of magnitude. Access to the machine code implementing this simulation experiment is provided.</p></trans-abstract><kwd-group xml:lang="ru"><kwd>искусственный интеллект</kwd><kwd>искусственная нейронная сеть</kwd><kwd>функция измерения</kwd><kwd>обучающая выборка</kwd><kwd>стандартная неопределённость</kwd></kwd-group><kwd-group xml:lang="en"><kwd>artificial intelligence</kwd><kwd>artifi cial neural network</kwd><kwd>measurement function</kwd><kwd>training dataset</kwd><kwd>standard uncertainty</kwd></kwd-group></article-meta></front><back><ref-list><title>References</title><ref id="cit1"><label>1</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Шваб К. Четвёртая промышленная революция / Пер. с англ. М.: Эксмо, 2016. 138 с.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">K. Schwab. The Fourth Industrial Revolution, New York, Currency Books, 2017, 192 p.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit2"><label>2</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Крошкин А. Н., Лищук А. Н. Новая технология бессепарационного измерения продукции нефтяных скважин // Автоматизация в промышленности. 2014. № 5. С. 25–29.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Kroshkin A. N., Lishchuk A. N. A new technology of nonseparated measurement of oil well production. Automation in Industry, 2014, no. 5, pр. 25–29. (In Russ.)</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit3"><label>3</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Гудфеллоу Я., Бенджио И., Курвилль А. Глубокое обучение / пер. с англ. А. А. Слинкина. 2-е изд. М.: ДМК Пресс, 2018. 652 с.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Goodfellow I., Bengio Y., Courville A. Deep learning, Cambridge, MIT Press, 2016, 800 p.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit4"><label>4</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Henry M., Tombs M., Zamora M., Zhou F. Flow Measurement and Instrumentation, 2013, vol. 30, рp. 112–122. https://doi.org/10.1016/j.flowmeasinst.2013.01.003</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Henry M., Tombs M., Zamora M., Zhou F. Flow Measurement and Instrumentation, 2013, vol. 30, рp. 112–122. https://doi.org/10.1016/j.flowmeasinst.2013.01.003</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit5"><label>5</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Костарев К. Г., Торохова С. В. Контракция водных растворов спиртов, солей, кислот и оснований // Вестник Пермского университета. Физика. 2022. № 1. С. 5–15. https://doi.org/10.17072/1994-3598-2022-1-05-15</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Kostarev K. G., Torohova S. V. Contraction of aqueous solutions of alcohols, salts acids and bases. Bulletin of Perm University. Physics, 2022, no. 1, рp. 5–15. (In Russ.) https://doi.org/10.17072/1994-3598-2022-1-05-15</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit6"><label>6</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Менделеев Д. И. Рассуждение о соединении спирта с водою. СПб.: Общественная польза, 1865. 120 с.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">D. I. Mendeleev. Rassuzhdenie o soedinenii spirta s vodoyu [The reasoning behind combining alcohol and water]. St. Peterburg, Obshchestvennaya pol’za Publ., 1865, 120 p.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit7"><label>7</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Капустин В. М., Чернышева Е. А., Глаголева О. Ф. и др. Неаддитивные изменения свойств углеводородных систем при смешении // Нефтепереработка и нефтехимия. 2017. № 4. С. 3–9. https://elibrary.ru/ylzsxx</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">V. M. Kapustin, E. A. Chernysheva, O. F. Glagoleva et al. Not additive changes of properties of hydrocarbon systems while mixing, Oil Processing and Petrochemistry, 2017, no. 4, pр. 3–9. (In Russ.)</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit8"><label>8</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Смышляева Ю. А., Иванчина Э. Д., Кравцов А. В., Зыонг Ч. Т., Фан Ф. Разработка базы данных по октановым числам для математической модели процесса компаундирования товарных бензинов // Известия Томского политехнического университета. 2011. Т. 318. № 3. С. 75–80. https://elibrary.ru/nupuwj</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Smyshlyaeva Y. A., Ivanchina E. D., Kravtsov A. V., Truong C. T., Phan F. Razrabotka bazy dannyh po oktanovym chislam dlya matematicheskoj modeli processa kompaundirovaniya tovarnyh benzinov [Development of a database of octane numbers for a mathematical model of the compounding process of commercial gasoline]. Bulletin of the Tomsk Polytechnic University, 2011, vol. 318, no. 3, pp.75–80. (In Russ.)</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit9"><label>9</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Гафаров Ф. М., Галимянов А. Ф. Искусственные нейронные сети и приложения: учеб. пособие. Казань: Изд-во Казан. ун-та, 2018. 121 с.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Gafarov F. M., Galimyanov A. F. Iskusstvennye nejronnye seti i prilozheniya [Artifi cial neural networks and applications]: textbook, Kazan, University press, 2018, 121 p. (In Russ.)</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit10"><label>10</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Антонио Джулли, Суджит Пал. Библиотека Keras – инструмент глубокого обучения. Реализация нейронных сетей с помощью библиотек Theano и TensorFlow / Пер. с англ. А. А. Слинкина. М.: ДМК Пресс, 2018. 294 с.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Antonio Gulli, Sujit Pal. Deep Learning with Keras. Implementing deep learning models and neural networks with the power of Python, Birmingham, Packt Publishing, 2017, 318 p.</mixed-citation></citation-alternatives></ref></ref-list><fn-group><fn fn-type="conflict"><p>The authors declare that there are no conflicts of interest present.</p></fn></fn-group></back></article>
