Pull to refresh
52
0
Николай Климов @myxo

Ленивый энтузиаст.

Send message

Простыми словами о преобразовании Фурье

Level of difficultyMedium
Reading time14 min
Views1.1M
Я полагаю что все в общих чертах знают о существовании такого замечательного математического инструмента как преобразование Фурье. Однако в ВУЗах его почему-то преподают настолько плохо, что понимают как это преобразование работает и как им правильно следует пользоваться сравнительно немного людей. Между тем математика данного преобразования на удивление красива, проста и изящна. Я предлагаю всем желающим узнать немного больше о преобразовании Фурье и близкой ему теме того как аналоговые сигналы удается эффективно превращать для вычислительной обработки в цифровые.

image (с) xkcd

Без использования сложных формул и матлаба я постараюсь ответить на следующие вопросы:
  • FT, DTF, DTFT — в чем отличия и как совершенно разные казалось бы формулы дают столь концептуально похожие результаты?
  • Как правильно интерпретировать результаты быстрого преобразования Фурье (FFT)
  • Что делать если дан сигнал из 179 сэмплов а БПФ требует на вход последовательность по длине равную степени двойки
  • Почему при попытке получить с помощью Фурье спектр синусоиды вместо ожидаемой одиночной “палки” на графике вылезает странная загогулина и что с этим можно сделать
  • Зачем перед АЦП и после ЦАП ставят аналоговые фильтры
  • Можно ли оцифровать АЦП сигнал с частотой выше половины частоты дискретизации (школьный ответ неверен, правильный ответ — можно)
  • Как по цифровой последовательности восстанавливают исходный сигнал


Я буду исходить из предположения что читатель понимает что такое интеграл, комплексное число (а так же его модуль и аргумент), свертка функций, плюс хотя бы “на пальцах” представляет себе что такое дельта-функция Дирака. Не знаете — не беда, прочитайте вышеприведенные ссылки. Под “произведением функций” в данном тексте я везде буду понимать “поточечное умножение”

Итак, приступим?

А-машина Тьюринга и кофе-машина Хоара пит-стоп

Reading time7 min
Views16K
Всякий, кто полагается на практику, не зная теории, подобен кормчему, вступающему на судно без руля и компаса, – он не знает, куда плывет.
Леонардо да Винчи
В Священных Языковых Войнах в качестве окончательного аргумента нередко приводят — поскольку языки полны по Тьюрингу, постольку они и равноценны. Под катом попытка уточнить этот тезис для тех, кто уже справился с Python и теперь планирует изучить Erlang или Haskell по спецификации. Материал обзорный, не методичный с картинками.
Читать дальше →

Ликбез по типизации в языках программирования

Reading time12 min
Views533K
image

Эта статья содержит необходимый минимум тех вещей, которые просто необходимо знать о типизации, чтобы не называть динамическую типизацию злом, Lisp — бестиповым языком, а C — языком со строгой типизацией.

В полной версии находится подробное описание всех видов типизации, приправленное примерами кода, ссылками на популярные языки программирования и показательными картинками.
Читать дальше →

Организация многозадачности в ядре ОС

Reading time22 min
Views81K
Волею судеб мне довелось разбираться с организацией многозадачности, точнее псевдо-многозадачности, поскольку задачи делят время на одном ядре процессора. Я уже несколько раз встречала на хабре статьи по данной теме, и мне показалось, что данная тема сообществу интересна, поэтому я позволю себе внести свою скромную лепту в освещение данного вопроса.
Сначала я попытаюсь рассказать о типах многозадачности (кооперативной и вытесняющей). Затем перейду к принципам планирования для вытесняющей многозадачности. Рассказ рассчитан скорее на начинающего читателя, который хочет разобраться, как работает многозадачность на уровне ядра ОС. Но поскольку все будет сопровождаться примерами, которые можно скомпилировать, запустить, и с которыми при желании можно поиграться, то, возможно, статья заинтересует и тех, кто уже знаком с теорией, но никогда не пробовал планировщик “на вкус”. Кому лень читать, может сразу перейти к изучению кода, поскольку код примеров будет взят из нашего проекта.
Ну, и многопоточные котики для привлечения внимания.

Читать дальше →

Адреса памяти: физические, виртуальные, логические, линейные, эффективные, гостевые

Reading time6 min
Views112K
Мне периодически приходится объяснять разным людям некоторые аспекты архитектуры Intel® IA-32, в том числе замысловатость системы адресации данных в памяти, которая, похоже, реализовала почти все когда-то придуманные идеи. Я решил оформить развёрнутый ответ в этой статье. Надеюсь, что он будет полезен ещё кому-нибудь.
При исполнении машинных инструкций считываются и записываются данные, которые могут находиться в нескольких местах: в регистрах самого процессора, в виде констант, закодированных в инструкции, а также в оперативной памяти. Если данные находятся в памяти, то их положение определяется некоторым числом — адресом. По ряду причин, которые, я надеюсь, станут понятными в процессе чтения этой статьи, исходный адрес, закодированный в инструкции, проходит через несколько преобразований.



На рисунке — сегментация и страничное преобразование адреса, как они выглядели 27 лет назад. Иллюстрация из Intel 80386 Programmers's Reference Manual 1986 года. Забавно, что в описании рисунка есть аж две опечатки: «80306 Addressing Machanism». В наше время адрес подвергается более сложным преобразованиям, а иллюстрации больше не делают в псевдографике.
Читать дальше →

По следам интеллекта 2

Reading time13 min
Views43K
Некоторые люди полагают, что они мыслят, в то время как они просто переупорядочивают свои предрассудки.
Давно я написал статью-обзор по эволюции методов моделирования нейронов и забросил это дело. В описание попали старые и всем интересующимся нейронами известные методы, можно сказать, получился обзор учебников выпущенных до распада СССР. Если кому интересно может сходить habrahabr.ru/post/101020, посмотреть старый обзор. Сейчас у меня подсобрался материал по нескольким с моей точки зрения увлекательным и более современным методам моделирования, которые заслужили упоминания в виде структурированного обзора. Здесь я только упомяну эти методы в описательном порядке, по той простой причине, что для большинства интересней знать, зачем мы его применяем, а не как он работает и как его применять. Объем текста значительно уменьшится, интересность повысится, а то, как в действительности работают эти методы, каждый сможет найти сам.
Итак, готовьтесь.
Читать дальше →

Коаны о программировании

Reading time4 min
Views36K
От переводчика: The Codeless Code — сборник побасенок о философии программирования. Побасенки в сборнике разные — некоторые весьма кровожадные, некоторые достаточно хардкорные с технической точки зрения (родной язык автора — Java), но встречаются очень емкие. Представляю вам перевод семи наиболее полюбившихся мне историй, остальные 30+ (новые добавляются каждую неделю) можно найти на сайте.

Пустяк


Три дня и три ночи мастер не появлялся из своей кельи. На четвертый день монахи отправили послушника проведать его.

Мастер был занят созерцанием диаграммы потоков данных. Послушник узнал в ней второстепенную деталь обширной системы, поддержкой которой занимались монахи. Поклонившись, послушник поинтересовался, над чем работает мастер.

Мастер ответил: «Здесь есть изъян, и я размышляю, как лучше его исправить.»
Читать дальше →

Дао программирования, часть 2

Reading time7 min
Views21K
Часть 1



Книга 4


Кодим

И сказал Великий Программист: «Хорошо написанная программа сама себе Рай. Плохо написанная программа сама себе Ад»

4.1

Программа должна быть лёгкой и гибкой, а подпрограммы её – словно нанизанные на нить жемчужины. Дух и цель программы должны быть сохранены на всём её протяжении. Кода не должно быть слишком много или слишком мало. Ни ненужных циклов, ни бесполезных переменных. Ни хаотичности, ни излишней структурированности.

Программа должна следовать правилу «наименьшего удивления». Это значит, что программа должна отвечать на действия пользователя способом, наименее удивительным для него.

Программа любой сложности должна работать как целое. Работа программы диктуется логикой, а не внешними признаками.

Если программа не удовлетворяет этим требованиям, это ведёт к беспорядку и путанице. Остаётся лишь переписать её заново.
Читать дальше →

Разница между bin, sbin, usr/bin, usr/sbin

Reading time3 min
Views60K
30 ноября 2010 года Дэвид Коллиер (David Collier) писал:
Я заметил, что в busybox ссылки разложены по этим четырём директориям.
Есть ли какое-то простое правило, чтобы определить, в какой директории какая из ссылок должна лежать…
К примеру, kill лежит в /bin, а killall — в /usr/bin… Я не вижу никакой логики в таком разделении.

Вы, наверное, знаете, что Кен Томпсон и Дэннис Ритчи создали Unix на PDP-7 в 1969-ом. Так вот, примерно в 1971 они проапгрейдились до PDP-11 с парой дисков RK05 (по 1,5 мегабайта каждый).

Когда операционная система разрослась и перестала помещаться на первом диске (на котором была расположена корневая ФС), они перенесли часть на второй, где располагались домашние директории (поэтому точка монтирования называлась /usr — от слова user). Они продублировали там все необходимые директории ОС (/bin, /sbin, /lib, /tmp ...) и складывали файлы на новый диск, потому что на старом кончилось место. Потом у них появился третий диск, они примонтировали его в директории /home и перенесли туда домашние директории пользователей, чтобы ОС могла занять всё оставшееся место на двух дисках, а это были целых три мегабайта (огого!).
Читать дальше →

Нелинейное сжатие размерности, используя ограниченную машину Больцмана

Reading time3 min
Views16K
Привет. В этом посте мы продолжим экспериментировать с ограниченной машиной Больцмана. В предыдущем посте о регуляризации в РБМ мы увидели как можно получить более локальные фичи, которые обладают большей обобщающей способностью. Но мы не оценили их робастность по сравнению с более простыми и быстрыми алгоритмами. Для этого эксперимента мы обратимся к линейному методу главных компонент (вы можете ознакомиться с этим методом и глянуть реализацию на c# в моем первом посте). Желающим ознакомиться с первоисточником по теории сжатия размерности с использованием РБМ рекомендую глянуть статьи Джеффри Хинтона тут и тут. Мы же продолжим тестирование на множестве печатных больших букв: обучим РБМ, построим главные компоненты, сгенерируем сжатые представления данных, а из них восстановим первоначальные изображения, и затем оценим разницу между оригинальными изображениями и восстановленными.

Читать дальше →

Предобучение ограниченными машинами Больцмана для распознавания реальных изображений

Reading time8 min
Views20K
image
Доброго времени суток. Этот топик рассчитан на тех, кто имеет представление об ограниченных машинах Больцмана (restricted Boltzmann machine, RBM) и их использовании для предобучения нейронных сетей. В нем мы рассмотрим особенности применения ограниченных машин Больцмана для работы с изображениями, взятыми из реального мира, поймем, почему стандартные типы нейронов плохо подходят для этой задачи и как их улучшить, а также немного пораспознаем выражения эмоций на человеческих лицах в качестве эксперимента. Те, кто представления o RBM не имеет, могут его получить, в частности, отсюда:

Реализация Restricted Boltzmann machine на c#,
Предобучение нейронной сети с использованием ограниченной машины Больцмана
Читать дальше →

Разработка нечеткой нейронной сети NEFClass M

Reading time4 min
Views14K
Анализ недостатков системы NEFClass показывает, что их причиной является несовершенство алгоритма обучения нечетких множеств NEFClass. Для того что бы исправить это, необходимо заменить эмпирический алгоритм обучения на строгий алгоритм численной оптимизации. Как и оригинальная, так и модифицированная модель NEFClass основывается на архитектуре нечеткого персептрона. Архитектурные различия оригинальной и модифицированной моделей состоит в виде функций принадлежности нечетких множеств, функции t-нормы для вычисления активаций нейронов правил, а также в виде агрегирующей функции (t-конормы), определяющей активации выходных нейронов. Применение численных методов оптимизации требует дифференцируемости функций принадлежности нечетких множеств – условие, которому треугольные функции принадлежности не удовлетворяют. Поэтому в модифицированной модели нечеткие множества имеют гауссовскую функцию принадлежности.

Требование дифференцируемости диктует также вид t-нормы (пересечения) для вычисления активации нейронов правил. В системе NEFClass для этого используется функция минимума; в модификации это произведение соответствующих значений. Наконец, вид агрегирующей функции (t-конормы) для модифицированной модели ограничен только взвешенной суммой. Причина состоит в том, что функция максимума, которая используется в оригинальной системе, не удовлетворяет условию дифференцируемости.

Основное изменение, касается алгоритма обучения нечетких множеств. Целевой функцией в модифицированной системе NEFClass выступает минимизация среднеквадратичной ошибки на обучающей выборке по аналогии с классическими нейросетями
Читать дальше →

Много бесплатных книг по программированию

Reading time7 min
Views347K
Читать дальше →

Функторы, аппликативные функторы и монады в картинках

Reading time5 min
Views195K
Вот некое простое значение:


И мы знаем, как к нему можно применить функцию:


Элементарно. Так что теперь усложним задание — пусть наше значение имеет контекст. Пока что вы можете думать о контексте просто как о ящике, куда можно положить значение:


Теперь, когда вы примените функцию к этому значению, результаты вы будете получать разные — в зависимости от контекста. Это основная идея, на которой базируются функторы, аппликативные функторы, монады, стрелки и т.п. Тип данных Maybe определяет два связанных контекста:


data Maybe a = Nothing | Just a

Позже мы увидим разницу в поведении функции для Just a против Nothing. Но сначала поговорим о функторах!
Читать дальше →

Необыкновенный способ генерации лабиринтов

Reading time6 min
Views87K
В этой статье я расскажу об одном необычном подходе к генерации лабиринтов. Он основан на модели Амари́ нейронной активности коры головного мозга, являющейся непрерывным аналогом нейронных сетей. При определенных условиях она позволяет создавать красивые лабиринты очень сложной формы, подобные тому, что приведен на картинке.

Вас ждет много анализа и немного частных производных. Код прилагается.
Прошу под кат!

Читать дальше →

90 рекомендаций по стилю написания программ на C++

Reading time20 min
Views419K
От переводчика. Искал в интернете простой и легко применимый гайдлайн по написанию программ на C++. Мне понравился один из вариантов, и я решил его перевести и опубликовать. Если хабрапользователи хорошо встретят этот топик, могу перевести и другие связанные документы, а также гайдлайны по написанию кода от других компаний.

1 Введение


Настоящий документ содержит рекомендации по написанию программ на языке C++.

Рекомендации основаны на установившихся стандартах, собранных из различных источников, личного опыта, частных требований и потребностей определённых проектов, а также почерпнутых из источников (см. ниже).

Но для появления ещё одного списка рекомендаций, помимо указанных источников, есть несколько причин. Основная причина — их излишняя обобщённость, поскольку зачастую требуется задать частные правила (в особенности правила именования). Данный документ содержит комментарии, что делает его более удобным в использовании при проведении ревизий кода, чем другие уже существующие документы. К тому же, рекомендации по программированию обычно вперемешку содержат описания проблем стиля и технических проблем, что не совсем удобно. Этот документ не содержит каких-либо технических рекомендаций по C++, делая упор на вопросах стиля.
Читать дальше →

Творим оригинальный подарок при помощи химии физики и электроники

Reading time4 min
Views76K
Добрый день, уважаемые хабровчане. Так получилось, что я уже довольно долго занимаюсь разработкой электронных устройств на базе микроконтроллеров, микропроцессоров и ПЛИС. Одним из разработанных мной девайсов я хочу с вами поделиться.
Читать дальше →

Information

Rating
Does not participate
Registered
Activity