Диагностика вредных примесей в водных средах с помощью спектроскопических методов и алгоритмов машинного обучения
Грант президента РФ на поддержку молодых российских ученых и ведущих научных школ, МК-2143.2022.4
Лаптинский К.А.
1, Буриков С.А.
1,2, Сарманова О.Э.
2, Вервальд А.М.
2, Утегенова Л.С.2, Пластинин И.В.
1, Доленко Т.А.
1,2
1Научно-исследовательский институт ядерной физики им. Д.В. Скобельцына Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова, Москва, Россия
2Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова (физический факультет), Москва, Россия
Email: laptinskiy@physics.msu.ru, sergey.burikov@gmail.com, oe.sarmanova@physics.msu.ru, alexey.vervald@physics.msu.ru, plastinin_ivan@mail.ru, tdolenko@mail.ru
Поступила в редакцию: 30 ноября 2022 г.
В окончательной редакции: 13 января 2023 г.
Принята к печати: 17 января 2023 г.
Выставление онлайн: 19 июля 2023 г.
Представлены результаты разработки метода диагностики 8-компонентных водных растворов, содержащих катионы лития, аммония, железа (III), никеля, меди и цинка, а также сульфат- и нитрат-анионы, по спектрам ИК поглощения и спектрам оптической плотности с помощью искусственных нейронных сетей. Применение искусственных нейронных сетей к полученным массивам спектроскопических данных позволило обеспечить одновременное определение исследуемых ионов в многокомпонентной смеси с точностью, удовлетворяющей потребности экологического мониторинга природных и сточных вод, а также диагностики технологических сред. Ключевые слова: диагностика водных сред, спектроскопия, ИК спектроскопия, спектроскопия поглощения, методы машинного обучения, нейронные сети.
- Всемирная программа ЮНЕСКО по оценке водных ресурсов. [Электронный ресурс]. https://unesdoc.unesco.org/ark:/48223/pf0000215644
- Федеральная служба по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды (Росгидромет). Официальный сайт. [Электронный ресурс]. https://www.meteorf.gov.ru/upload/iblock/981/2022-%D1% 84%D0%B5%D0%B2%D1%80%D0%B0%D0%BB% D1%8C-%D0%BC%D0%B5%D1%81%D1%8F%D1%87% D0%BD%D1%8B%D0%B9%20%D0%BE%D0%B1%D0% B7%D0%BE%D1%80%20%D0%BF%D0%BE%20%D0% A0%D0%BE%D1%81%D1%81%D0%B8%D0%B9%D1% 81%D0%BA%D0%BE%D0%B9%20%D0%A4%D0%B5% D0%B4%D0%B5%D1%80%D0%B0%D1%86%D0%B8% D0%B8.docx
- A.Q. Alorabi, M. Abdelbaset, S.A. Zabin. Chemosensors, 8 (1), 1 (2019). DOI: 10.3390/chemosensors8010001
- А.В. Мочалов. Современные наукоемкие технологии, 8 (2), 333 (2013)
- I. Isaev, N. Trifonov, O. Sarmanova, S. Burikov, T. Dolenko, K. Laptinskiy, S. Dolenko. SPIE Proceedings, 11458, 1 (2020). DOI: 10.1117/12.2564398
- P.S. Fomina, M.A. Proskurnin, B. Mizaikoff, D.S. Volkov. Critical Reviews in Analytical Chemistry, 1 (2022). DOI: 10.1080/10408347.2022.2041390
- S. Dolenko, A. Efitorov, S. Burikov, T. Dolenko, K. Laptinskiy, I. Persiantsev. Engineering Applications of Neural Networks, 109, 1 (2015). DOI: 10.1007/978-3-319-23983-5_11
- S.A. Burikov, T.A. Dolenko, V.V. Fadeev, A.V. Sugonyaev. Pattern Recognition and Image Analysis, 17 (4), 554 (2007). DOI: 10.1134/s1054661807040141
- Y. LeCun, Y. Bengio, G. Hinton. Nature, 521 (7553), 436 (2015). DOI: 10.1038/nature14539
- D. Ferguson, A. Henderson, E.F. McInnes, R. Lind, J. Wildenhain, P. Gardner. The Analyst, 147 (16), 3709 (2022). DOI: 10.1039/d2an00775d
- T.A. Dolenko, S.A. Burikov, E.N. Vervald, A.O. Efitorov, K.A. Laptinskiy, O.E. Sarmanova, S.A. Dolenko. Laser Physics, 27 (2), 025203 (2017). DOI: 10.1088/1555-6611/aa51a7
- Л.Ф. Долина. Современная техника и технологии для очистки сточных вод от солей тяжелых металлов (Континент, Днепропетровск, 2008)
- И.В. Гердова, С.А. Доленко, Т.А. Доленко, И.Г. Персианцев, В.В. Фадеев, И.В. Чурина. Изв. РАН. Серия физическая, 66 (8), 1116 (2002)
- M. Bravo, A.C. Olwiert, B. Oelckers. J. Chilean Chem. Society, 54 (1), 1 (2009). DOI: 10.4067/s0717-97072009000100022
- M. Malik, K.H. Chan, G. Azimi. RSC Advances, 11 (45), 28014 (2021). DOI: 10.1039/d1ra03962h
- C.L. Aravinda, S.M. Mayanna, V.S. Muralidharan. J. Chem. Sciences, 112 (5), 543 (2000). DOI: 10.1007/bf02709287
- C. Loures, M. Alc\^antara, H. Filho, A. Teixeira, F. Silva, T. Paiva, G. Samanamud. Intern. Rev. Chem. Engineering, 5 (2) 102 (2013). DOI: 10.15866/ireche.v5i2.6909
- W. Mantele, E. Deniz. Spectrochimica Acta, Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy, 173, 965 (2017). DOI: 10.1016/j.saa.2016.09.037
- P. Verma, A. Kundu, M. Puretz, C. Dhoonmoon, O. Chegwidden, C. Londergan, M. Cho. J. Phys. Chem. B, 122 (9), 2587 (2017). DOI: 10.1021/acs.jpcb.7b09641
- S.A. Burikov, T.А. Dolenko, V.V. Fadeev, I.I. Vlasov. Laser Physics, 17 (9), 1255 (2007). DOI: 10.1134/S1054660X0710012X
- S.A. Burikov, T.A. Dolenko, V.V. Fadeev, A.V. Sugonyaev. Laser Physics, 15 (8), 1 (2005)
- D. Goebbert, E. Garand, T. Wende, R. Bergmann, G. Meijer, K. Asmis, D. Neumark. J. Phys. Chem. A, 113 (26), 7584 (2009). DOI: 10.1021/jp9017103
- N. Kitadai, T. Sawai, R. Tonoue, S. Nakashima, M. Katsura, K. Fukushi. J. Solution Chemistry, 43 (6), 1055 (2014). DOI: 10.1007/s10953-014-0193-0
- S.A. Burikov, S.A. Dolenko, T.A. Dolenko, I.G. Persiantsev. Optical Memory and Neural Networks (Information Optics), 19 (2), 140 (2010). DOI: 10.3103/S1060992X10020049
- S.A. Dolenko, S.A. Burikov, T.A. Dolenko, I.G. Persiantsev. Pattern Recognition and Image Analysis, 22 (4), 551 (2012). DOI: 10.1134/S1054661812040049
- Техническое описание метода Dropout [Электронный ресурс]. https://pgaleone.eu/deep-learning/regularization/ 2017/01/10/anaysis-of-dropout/\#fnref:1
- Техническое описание метода Adam [Электронный ресурс]. https://www.tensorflow.org/api_docs/python/tf/keras/ optimizers/Adam
Подсчитывается количество просмотров абстрактов ("html" на диаграммах) и полных версий статей ("pdf"). Просмотры с одинаковых IP-адресов засчитываются, если происходят с интервалом не менее 2-х часов.
Дата начала обработки статистических данных - 27 января 2016 г.