2013 год, №3

Содержание выпуска
ОСНОВЫ РАЗРАБОТКИ И СОЗДАНИЯ ИНТЕГРИРОВАННЫХ УЧЕБНО-ТРЕНАЖЕРНЫХ КОМПЛЕКСОВ ДЛЯ ОСНАЩЕНИЯ ЦЕНТРОВ ПОДГОТОВКИ СПЕЦИАЛИСТОВ ПО УПРАВЛЕНИЮ ДИНАМИЧЕСКИМИ ОБЪЕКТАМИ
Шукшунов В.Е., Янюшкин В.В.
Стр. 3 — 10
Рассматриваются задачи разработки и создания интегрированных учебной и тренажерной баз на основе перспективных технологий, виртуализации и центров обработки данных для интеграции единого комплекса, создания информационного полигона для проведения тренировок и занятий, осуществления непрерывного процесса подготовки специалистов по управлению динамическими объектами. Множество разработанных поколений тренажеров, имеющих различные пользовательские и программные интерфейсы, территориально расположенные в разных помещениях и зданиях учебного центра, довольно трудно контролировать, как и осуществлять управление при все возрастающей сложности задач подготовки специалистов. При этом актуальными задачами являются проектирование и однократная разработка такой системы или комплекса, который может быть неоднократно модернизирован и использован как изделие двойного или тройного назначения, к примеру, для начальной подготовки и ознакомления обучаемых, тренажерной подготовки специалистов и восстановления навыков с использованием руководства обучением или записанных ранее занятий. Синтез передовых информационных технологий, многолетнего опыта разработки космических тренажеров и актуальных задач подготовки экипажей пилотируемых космических аппаратов позволит создать теоретические, а потом и практические основы проектирования технических средств подготовки специалистов нового поколения.
ОРГАНИЗАЦИЯ ЕДИНОГО ИНФОРМАЦИОННОГО ПРОСТРАНСТВА ТРЕНАЖЕРОВ И ТРЕНАЖЕРНО-МОДЕЛИРУЮЩИХ КОМПЛЕКСОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ РАСПРЕДЕЛЕННОЙ СЕТЕВОЙ СРЕДЫ МОДЕЛИРОВАНИЯ СОТА
Теренько Г.А., Янюшкин В.В.
Стр. 10 — 16
Представлен вариант решения задачи объединения и организации взаимодействия специализированного программного обеспечения тренажеров, тренажерных систем и комплексов в едином информационном пространстве на основе разработанной распределенной сетевой среды моделирования. Подробно рассмотрены принципы построения, архитектура и возможности распределенной сетевой среды моделирования СОТА. Описаны этапы создания тренажерных систем и комплексов на базе этой среды. Использование системы распределенного моделирования при разработке систем различной сложности обеспечит их легкую интеграцию, модернизацию и дальнейшее обслуживание, а четкое разбиение на составные части – узлы, объединенные в локальную вычислительную сеть, отделить функциональные возможности. К примеру, в морском тренажере узел моделирования тактической обстановки будет моделировать поведение объектов, узел моделирования объекта-носителя – бортовые системы и устройства, узел моделирования метеорологической обстановки – погоду и окружающую среду, а узел управления тренажером будет осуществлять контроль и управление ходом тренировки. Каждый из узлов, являясь виртуальным сервером, расположен на физическом сервере и объединен посредством транспорта СОТА через локальную сеть с набором рабочих мест и содержимым баз данных.
ФОРМАЛИЗАЦИЯ ЗАДАЧИ ОБУЧЕНИЯ ПЕРСОНАЛА СРЕДСТВАМИ СИСТЕМ ИМИТАЦИИ ВИЗУАЛЬНОЙ ОБСТАНОВКИ
Чуланов А.О., Бондарь Е.М., Шабуров Д.В.
Стр. 16 — 21
Представлена формализация задачи обучения персонала средствами систем имитации визуальной обстановки, описывающая подход, использованный специалистами Центра тренажеростроения (г. Москва) при создании средств подготовки космонавтов к проведению работ на борту Международной космической станции. Описаны базовые подходы к использованию систем имитации визуальной обстановки при подготовке персонала. Определен основной перечень задач, решаемых в процессе создания виртуальных тренажеров, введен способ описания сценариев демонстрации материалов обучения с привязкой к терминам систем виртуальной реальности. Приведена модель интерактивного взаимодействия обучаемого с системой и определен способ сохранения результатов работы обучаемого и механизмов проверки его работы на основе контрольных сценариев. Кроме того, описаны подходы к выявлению ошибок в действиях обучаемого и определен способ привязки результатов деятельности обучаемого к данным математического моделирования процессов управления.
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЙ ВИРТУАЛИЗАЦИИ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ И ГРАФИЧЕСКИХ СЕРВЕРОВ ПРИ ПРОЕКТИРОВАНИИ ТРЕНАЖЕРОВ, ТРЕНАЖЕРНО-МОДЕЛИРУЮЩИХ КОМПЛЕКСОВ И СИСТЕМ ОБУЧЕНИЯ ОПЕРАТОРОВ
Янюшкин В.В.
Стр. 21 — 27
В статье рассматриваются существующие подходы к разработке систем, проблемы, недостатки и пути решения с использованием новых серверных технологий и виртуализации. К недостаткам используемых решений следует отнести малую эффективность использования вычислительных ресурсов и невозможность оперативного перераспределения задач и приложений в случаях нештатных ситуаций и выхода из строя отдельных узлов системы, что является крайне важной проблемой при проектировании высоконагруженных пользовательских систем оперативного контроля, мониторинга и обучения специалистов. Приводится описание передовой технологии NVIDIA VGX для использования в актуальных задачах тренажеростроения при построении 3D-графики реального времени. Применение данной технологии предоставляет новые возможности при проектировании систем обучения и тренажеров с последующей виртуализацией не только процессорных вычислительных, но и графических ресурсов, что обеспечивает новый уровень мобильности пользователей и приложений, получающих данные расчета 3D-моделей на портативные компьютеры, а также параллельную работу множества удаленных пользователей. Предлагаемые компанией NVIDIA решения объединяются в технологии центров обработки данных и облачных вычислений, которые можно использовать при разработке систем обучения и тренажеров нового поколения.
ПРИМЕНЕНИЕ ТЕОРИИ НЕЧЕТКИХ МНОЖЕСТВ ДЛЯ ЗАДАЧИ ВЫБОРА АЛЬТЕРНАТИВ В УСЛОВИЯХ НЕОПРЕДЕЛЕННОСТИ
Погорелов А.С., Панфилов А.Н.
Стр. 28 — 31
Описан подход к принятию решений в условиях неопределенности, основанный на методах теории нечетких множеств и предназначенный для применения в задачах принятия решений, которые формально представляются в терминах теории игр, а именно статистических игр. При этом задача должна быть представлена в форме матрицы решений с указанием множеств всех возможных альтернатив и возможных состояний рассматриваемой системы, значений показателя эффективности, а также распределения вероятностей состояний системы. Данный подход является альтернативой известным критериям принятия решений, используемым в задачах статистических игр, таким, как критерий Байеса, критерии максимизации вероятности и минимума дисперсии, модальный критерий и др. Отличительной особенностью рассматриваемого подхода является то, что при формировании матрицы решений эксперт может указывать не точные численные значения показателя эффективности, а словесные описания в виде фраз на естественном языке. Это достигается за счет использования в качестве значений оценочного функционала нечетких множеств со своими функциями принадлежности. Введение методов теории нечетких множеств позволяет упростить процесс экспертной оценки и улучшить качество принимаемых решений.
ТИПОВОЙ СОСТАВ И МОДУЛИ МОЛОДЕЖНОГО ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО КОСМОЦЕНТРА
Шукшунов В.Е., Гапонов В.Е., Янюшкин В.В.
Стр. 31 — 37
В статье рассматриваются типовой состав, модули образовательного космоцентра, их назначение и функциональные возможности. Рассмотрены образовательный модуль, обеспечивающий теоретическую и общекосмическую подготовку школьников и студентов, совмещенную с практической подготовкой на виртуальных и натурных космических и авиационных тренажерах, а также на интерактивных аналогах пилотируемых космических аппаратов, и научный модуль, предоставляющий обучаемым виртуальные тренажеры и наборы стендов для ознакомления с раз- личными экспериментами. Описаны состав интерактивных аналогов тренажерного модуля для их интеграции и перспективы развития образовательных космоцентров. В век наукоемких технологий молодежь будет стремиться получить дополнительное образование, а молодежные центры предложат им уникальные программы, которые одновременно являются образовательными, познавательными и развлекательными, если оборудование этих центров будет таким, что позволит реализацию инновационных технологий в образовании. Создание новых молодежных образовательных космоцентров в нашей стране и за рубежом наглядно показывает, как могут быть интегрированы наука, образование, воспитание и интересный досуг, а разработка теоретических основ для проектирования таких объектов поможет систематизировать накопившийся опыт и привлечь новые идеи.
ОСОБЕННОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ В МОЛОДЕЖНЫХ ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫХ КОСМОЦЕНТРАХ
Максимов А.С.
Стр. 37 — 40
В современных условиях образование становится важнейшим фактором обеспечения конкурентоспособности страны. Важную роль в этом могут сыграть молодежные образовательные космоцентры. В статье рассмотрены основные особенности применения современных информационных технологий в космоцентрах, показана их роль в системе дополнительного образования школьников и молодежи. Применение в этих центрах современных информационных технологий обеспечивает использование компьютерной техники для представления информации в качестве средств творческого развития обучающихся, для автоматизации процессов контроля, тестирования и диагностики, для организации коммуникаций, а также интеллектуальных викторин и других мероприятий, повышающих мотивацию обучающихся, степень удовлетворения их индивидуальных потребностей. Основными средствами, реализующими эти возможности, являются интерактивные аудиовизуальные стереокомплексы, комплексы оборудования мультимедийных компьютерных классов, виртуальный тренажер Международной космической станции и центра управления полетами, интерактивные аналоги пилотируемого транспортного космического корабля «Союз-ТМА», космического корабля «Восток» и поисково-спасательного вертолета, интегрирующий программно-технический комплекс, включающий вычислительную сеть, интегрированный комплекс обмена данными и интегрированную обучающую среду. В статье раскрыты состав, особенности и основные методы применения этих средств в системе молодежных образовательных космоцентров.
ОБЗОР ПЕРСПЕКТИВНЫХ НАПРАВЛЕНИЙ РАЗВИТИЯ ЭЛЕКТРОННОГО ОБУЧЕНИЯ В СИСТЕМАХ ОБУЧЕНИЯ ОПЕРАТОРОВ И ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫХ КОСМОЦЕНТРАХ
Клюева О.А.
Стр. 40 — 48
Рассматриваются актуальные направления развития электронного обучения, такие как массивные обучающие курсы, геймификация и социализация образовательных процессов, создание симуляторов, использование дополненной реальности и мобильных устройств. Отдельно уделено внимание проблеме формирования учебного материала для использования в электронном образовании. Обозначена целесообразность создания школьных сайтов. Рассмотрены концепция использования LMS и LCMS, а также стандарты и спецификации для создания обучающих систем. Сегодняшняя тенденция создания космоцентров и использование в них инновационных образовательных технологий может стать значительным вкладом в развитие молодежных обучающих программ. Как показала практика работы первых космоцентров, в них возможно получение дополнительной теоретической подготовки по основам космонавтики, системам управления пилотируемыми космическими аппаратами. При этом подготовка и предъявление вариантов учебно-методического материала должны отвечать набору требований, позволяющих максимально эффективно использовать возможности программно-технического комплекса. К таким требованиям можно отнести порядок формирования материала, представления его обучаемым с использованием современных средств визуализации и вариантов проведения текущего контроля усвоения знаний и успеваемости. Объединение передовых идей электронного обучения в контексте разработки образовательного космоцентра может служить апробацией новых идей для последующего использования в системах обучения операторов по управлению сложными объектами и процессами.
АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ СИСТЕМА ПЛАНИРОВАНИЯ ПОЛЕТА РОССИЙСКОГО СЕГМЕНТА МЕЖДУНАРОДНОЙ КОСМИЧЕСКОЙ СТАНЦИИ
Станиловская В.И., Беляев А.М., Потоцкий С.И., Козлечков А.Г., Колокольцева О.М., Будникова Т.С.
Стр. 48 — 54
Статья посвящена вопросам автоматизации процесса формирования, корректировки и согласования иерархически упорядоченной системы планов полета Международной космической станции (МКС) на интервале экспедиции, недели и каждых суток полета. Программные средства автоматизированной системы планирования Российского сегмента МКС, разработанной с участием авторов, обеспечивают скоординированное планирование работы всех членов экипажа и функционирования систем наземного и бортового комплекса управления МКС. Средствами системы создаются и планы полета транспортных космических кораблей. В статье рассматриваются вопросы структурного построения системы, создания базы данных полетных операций и планов различного уровня, а также построения программного редактора, позволяющего производить формирование и корректировку планов, урегулирование конфликтных ситуаций, формирование комплексных полетных операций, представляющих группы работ с заданнойпоследовательностью выполнения и временными интервалами между ними. При этом учитываются факторы, влияющие на эффективность разработки планов, и ограничения, связанные с организацией требуемой последовательности работ и обязательным наличием необходимых ресурсов. Описан оригинальный метод систематизации и кодирования полетных операций, позволяющий устанавливать соответствие между вариантами размещения операций в различных версиях планов и проводить автоматизированное сравнение планов. Приведено описание разработанного в составе системы планирования комплекса обмена и согласования планов с международными партнерами, которые участвуют в осуществлении полета МКС.
МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНАЯ ИНФОРМАЦИОННАЯ СИСТЕМА ПОДДЕРЖКИ ДЕЙСТВИЙ ЭКИПАЖА
Душенко А.Г., Арестов Д.С., Котов А.Г., Горбачев Е.Б.
Стр. 54 — 61
С учетом результатов анализа и исследования существующей системы методического обеспечения сформированы цели, принципы, общая архитектура, функциональные особенности и основные требования к созданию новой многофункциональной информационной системы поддержки деятельности экипажей Российского сегмента МКС. Сценарием функционирования космического объекта является детальный план полета, создаваемый на каждый день с помощью распределенной международной системы планирования. Основной целью информационного обеспечения экипажа и наземной группы сопровождения является оперативное предоставление необходимой методической и управляющей информации в нужное время и на доступном терминале. Для этого предложен проект модуля интерфейса пользователя, а именно механизм отображения и использования бортовых интерактивных инструкций по действиям экипажей на борту Российского сегмента МКС. Сформулированы требования этого приложения, создан и исследован в процессе космического эксперимента прототип. Применение технологий XML позволяет добиться актуальности предоставляемого контента на основе принципа единого источника информации. Виртуальные интерактивные руководства с широким использованием мультимедийной информации резко изменили восприятие и понимание предоставляемой информации. Интегрированность наземного и бортового комплексов многофункциональной информационной системы в корпоративную систему РКК «Энергия» позволила повысить уровень информационного обеспечения и эффективность деятельности космического комплекса в целом.
АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ СИСТЕМА ПОДДЕРЖКИ ПРИНЯТИЯ РЕШЕНИЙ В АВАРИЙНЫХ СИТУАЦИЯХ
Матюшин М.М., Потоцкий С.И., Потапов В.И., Скобелев П.О., Лахин О.И.
Стр. 61 — 68
Обеспечение безопасности экипажа и живучести космического корабля является одной из самых важных задач управления полетами современных космических аппаратов. Основными условиями успешного решения этой задачи являются своевременное обнаружение и ликвидация аварийных ситуаций на борту космического аппарата. В статье сформированы цели, принципы, общая архитектура, функциональные особенности и основные требования к созданию автоматизированной системы поддержки принятия решений в аварийных ситуациях на МКС. Приведены обобщенная функциональная структура автоматизированной системы поддержки принятия решений в аварийных ситуациях, наиболее важные параметры, характеризующие аварийную ситуацию разгерметизации, рассмотрены основные форматы отображения состояния МКС и контроля деятельности экипажа при парировании разгерметизации на основе данных реального полета и при моделировании аварийной ситуации. При выборе рекомендуемых вариантов решений предложено использовать классические методы теории принятия решений, основанные на представлении процесса парирования аварийной ситуации в виде марковской сети с дискретными состояниями, и мультиагентные технологии. Рассмотрена структурная схема процесса моделирования разгерметизации, приведена структура программного обеспечения системы. В настоящее время система используется специалистами главной оперативной группы управления в целях повышения оперативности и обоснованности решений.
БОРТОВОЙ МОДУЛЬ ИНФОРМАЦИОННОЙ ПОДДЕРЖКИ ЭКИПАЖА МЕЖДУНАРОДНОЙ КОСМИЧЕСКОЙ СТАНЦИИ
Кравченко С.И.
Стр. 68 — 72
Приведено описание нового бортового модуля интерфейса для представления членам экипажа Российского сегмента МКС виртуальных руководств космическими экспериментами (ВИРУ). Дается характеристика модуля как центра компоновки и воспроизведения мультимедиа сцен. Описаны функциональный состав системы, требования к операционной среде, указаны тип и назначение каждого элемента структуры, приведен набор управляющих файлов, обсуждается назначение XML-атрибутов. Обосновывается выбор линейной, одноуровневой внутренней структуры XML для повышения надежности системы. Приводятся детальные функциональная и ситуационная циклограммы модуля с подробным, поэтапным описанием межмодульного взаимодействия. Указывается, что структура информационного обеспечения целенаправленно разделена на две основные категории: компактные управляющие и структурирующие XML-описания и «большой» массив мультимедиа. Такой подход обусловлен спецификой процедур обновления заданий и техническими возможностями канала связи борт–Земля. Описаны основные этапы наземной подготовки мультимедиа ресурсов. Уделяется внимание ситуационному поведению оператора при работе с виртуальными органами управления, протоколированию результатов и оценке деятельности экипажа. Даются ссылки на источники информации по техническим экспериментам и исследованиям с использованием ВИРУ на Российском сегменте МКС.
ВИРТУАЛЬНЫЕ РУКОВОДСТВА НАУЧНЫМИ КОСМИЧЕСКИМИ ЭКСПЕРИМЕНТАМИ НА БОРТУ МЕЖДУНАРОДНОЙ КОСМИЧЕСКОЙ СТАНЦИИ
Жук Е.И., Обыденов С.С., Кравченко С.И., Степанов В.В., Потоцкая А.С.
Стр. 72 — 77
Приведено описание программно-технического комплекса и методологии представления членам экипажа МКС виртуальных руководств космическими экспериментами (ВИРУ). Основанием проводимых разработок является про-грамма орбитальных научных исследований. Обсуждаются аспекты эффективности и удобства электронной бортовой документации, перечисляются преимущества виртуальных руководств. Виртуальная бортовая документация должна обеспечить существенное снижение времени доступа к разделам, уменьшение веса бортовых библиотек и занимаемого ими полезного объема. Работа с виртуальными руководствами поддается автоматизированной оценке правильности действий экипажа. Описана методика наземной подготовки мультимедиа-материалов, дополняющих традиционное текстовое содержание бортовых инструкций. Сформулированы основные положения, использованные при создании специального программного обеспечения: преемственность с классическим составом документации, расширенное применение мультимедиа, акцентированное введение перекрестных ссылок. Описан сценарный подход к формированию смысловой базы ВИРУ и управляемые элементы сценария: визуальные художественные объекты, виртуальные органы навигации, входные и выходные информационные потоки. Приводятся функциональные схемы, состав программных средств, экранные форматы интерфейса. Описываются внутренние приложения программного комплекса. Конкретизируются требования к операционной системе. Делается выбор основного языка сценарного программирования ActionScript. Уделяется внимание практическим результатам эксплуатации системы в космических условиях.
МАТЕМАТИЧЕСКАЯ ПОСТАНОВКА ОДНОКРИТЕРИАЛЬНОЙ ЗАДАЧИ ОПТИМИЗАЦИИ ПЛАНИРОВАНИЯ ДЕЙСТВИЙ ЭКИПАЖА РОССИЙСКОГО СЕГМЕНТА МЕЖДУНАРОДНОЙ КОСМИЧЕСКОЙ СТАНЦИИ
Орловский Н.М., Воробьев С.П.
Стр. 77 — 82
Кратко описан процесс планирования полета, являющийся одним из важнейших этапов решения задачи управления космическим полетом. Приведены три стадии планирования полета: стратегическая, тактическая и исполнительная. В свою очередь, исполнительное планирование делится на долгосрочное, краткосрочное и детальное. Продуктом каждой фазы планирования является определенный тип плана: номинальный план полета, общий план сопровождения, детальный план полета. Типы плана отличаются интервалом планирования и глубиной обработки данных. Приводится также последовательность основных действий оператора при включении каждой последующей полетной операции в план. Формальное представление информации, на основе которой формируется план полета, предлагается взять из следующих факторов: списка планируемых полетных операций, состава членов экипажа на борту Международной космической станции, данных о ресурсах. Выполнено математическое представление всех необходимых данных и набора ограничений. В качестве оптимизационного критерия выбрана минимизация простоев экипажа. Для постановки эксперимента использованы два подхода – метод прямого перебора и метод ветвей и границ. Проведен анализ результатов работы алгоритмов и сформулированы выводы о корректности подборки критерия оптимизации и правил ветвления по методу ветвей и границ. Определены дальнейшие задачи в направлении оптимизации процесса планирования действий экипажа.
МАТЕМАТИЧЕСКАЯ ПОСТАНОВКА МНОГОКРИТЕРИАЛЬНОЙ ЗАДАЧИ ОПТИМИЗАЦИИ ПЛАНА ПОЛЕТА
Орловский Н.М., Беляев А.М.
Стр. 82 — 87
В основе успешного выполнения задач по управлению космическим полетом лежит высокопрофессиональное планирование полетов. Среди всех документов этого этапа наиболее важными являются номинальный план полета, общий план сопровождения и детальный план полета, отличающиеся интервалом планирования и степенью точности данных. Основной структурой каждого плана является полетная операция. Оператор должен проанализировать большое количество данных, чтобы найти подходящее место для ее размещения внутри рассматриваемого интервала. Автоматизация этого процесса на основе нескольких критериев может освободить планировщика для решения других задач. Первый критерий – максимальное использование свободного времени экипажа, который является одним из главных ресурсов на борту орбитального комплекса. Второй критерий можно сформулировать как оценку общего уровня компетенции членов экипажа в выполнении назначенных им полетных операций. Третий критерий – распределение в плане прежде всего тех полетных операций, которые необходимо выполнить в первую очередь согласно целям, требованиям и правилам планирования. В статье дается математическое представление указанных критериев и ограничений планирования. Разработана математическая интерпретация последовательности расчета переменного приоритета полетной операции. Таким образом, следующим этапом является разработка генетического алгоритма на основе предложенной математической постановки многокритериальной задачи оптимизации действий экипажа.
РЕАЛИЗАЦИЯ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫХ СИСТЕМ РЕАЛЬНОГО ВРЕМЕНИ НА ОСНОВЕ СЕТЕЙ ПЕТРИ С ПОДДЕРЖКОЙ ТЕМПОРАЛЬНЫХ ЗАВИСИМОСТЕЙ
Еремеев А.П., Королев Ю.И.
Стр. 88 — 94
Рассматривается использование аппарата цветных сетей Петри в интеллектуальных системах реального времени. Сети Петри позволяют естественно описывать синхронизацию, параллелизм, конфликт и причинную зависимость, а также наглядно представлять структуру и поведение сложной технической или организационной системы. Однако существенным недостатком классических сетей Петри является сложность моделирования функционирования систем реального времени, когда необходимо учитывать фактор времени и временные (темпоральные) зависимости. Предлагается новое расширение – цветные сети Петри с поддержкой темпоральной логики Аллена, позволяющие моделировать как количественные, так и качественные временные зависимости. Данная логика характеризуется достаточной выразительностью и наличием полиномиальных алгоритмов вывода, что позволяет применять ее в системах типа интеллектуальных систем поддержки принятия решений реального времени. В работе даны описание и пример использования разработанного базового программного средства для данного класса сетей Петри.
ЭФФЕКТИВНОСТЬ АЛГОРИТМА LU-РАЗЛОЖЕНИЯ С ДВУХМЕРНЫМ ЦИКЛИЧЕСКИМ РАСПРЕДЕЛЕНИЕМ МАТРИЦЫ ДЛЯ ПАРАЛЛЕЛЬНОГО РЕШЕНИЯ УПРУГОПЛАСТИЧЕСКОЙ ЗАДАЧИ
Толмачев А.В., Коновалов А.В., Партин А.С.
Стр. 94 — 99
При решении упругопластических задач с большими пластическими деформациями методом конечных элементов требуется многократно решать систему линейных алгебраических уравнений с ленточной матрицей жесткости. Для распараллеливания решения данной системы уравнений применена адаптация параллельного алгоритма решения систем линейных уравнений с заполненной матрицей с двухмерным циклическим распределением матрицы по процессорам для случая ленточной матрицы. В отличие от традиционного алгоритма для заполненных матриц в рассмотренном алгоритме предусмотрено хранение только тех блоков, в которых могут находиться ненулевые элементы. Это обеспечивает значительную экономию памяти по сравнению с алгоритмом для заполненной матрицы с одновременным сохранением возможности двухмерного циклического распределения блоков матрицы по процессорам для сокращения объема и количества операций передачи данных между процессорами. Производительность алгоритма протестирована на решениях осесимметричной упругопластической задачи сжатия цилиндра и трехмерной упругопластической задачи сжатия параллелепипеда. Выполнен анализ эффективности метода для регулярных сеток разной размерности. Решение производилось на кластерной системе UMT Института математики и механики УрО РАН (г. Екатеринбург) с использованием MPI для передачи данных между процессорами.
РАСПРЕДЕЛЕННАЯ ПЛАТФОРМА ДЛЯ ПАРАЛЛЕЛЬНОГО ОБУЧЕНИЯ ИСКУССТВЕННЫХ НЕЙРОННЫХ СЕТЕЙ DisANN
Нгуен Занг Зуи Чыонг , Краснощеков А.А.
Стр. 99 — 103
В данной работе описан процесс проектирования, реализации и внедрения системы распределенного обучения нейронных сетей на основе алгоритма learning-by-block для нейронных сетей прямого распространения. Распределение происходит в рамках массива обучающих векторов, который разделяется на несколько блоков, а блоки в свою очередь передаются вычислительными узлами. Таким образом, обучение нейронной сети распараллеливается в рамках одной эпохи. Так как нейронные сети по принципу своей работы устойчивы к ошибкам, то потери блоков не критичны. Для избежания узких мест в момент синхронизации в конце каждой эпохи обучение может проводиться с потерями. При синхронизации и переходе к следующей эпохе необходимо и достаточно определенного процента использованных для обучения блоков или заданного объема процессорного времени. В рамках каждой эпохи потери в обучении компенсируются взвешенным значением последнего успешного результата. Система базируется на созданной ранее open-source платформе для проведения grid-вычислений Anthill. Применение концепции grid-вычислений, возможность управления через web-интерфейс и свободного выбора библиотек для моделирования нейронных сетей позволили создать систему, обладающую высокой степенью гибкости и простоты использования
ОРГАНИЗАЦИЯ ЧЕЛОВЕКО-МАШИННОГО ИНТЕРФЕЙСА С УЧЕТОМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛИЗАЦИИ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ЧЕЛОВЕКА И ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОГО КОМПЛЕКСА
Минитаева А.М.
Стр. 104 — 107
Рассматриваются принципы интеллектуализации взаимодействия человека и вычислительного комплекса на основе современных высокопроизводительных микропроцессоров. Разработана концепция системы человек–машина с учетом интеллектуализации теоретических принципов и алгоритмов построения математической модели. Особую актуальность приобретает направление исследования цифровых вычислительных систем с искусственным интеллектом, основной побуждающей причиной создания которых является безопасность работы при его высокой интенсивности. Следует отметить требование универсальности, а также способность выполнять различные задачи, совместимость ряда систем, особенно безопасности, раскрытие внешним участникам процесса намерений человека и т.д. Описанный подход порождает новый класс систем с элементами искусственного интеллекта. В работе представлена общая структура взаимодействия оператора, объекта, окружающей среды и системы управления, выделены независимые модели и внутренние отображения у оператора. В ряде случаев это позволяет исправлять приемлемым образом некоторые из действий оператора, способные привести к нежелательным последствиям. Разработка интеллектуальных систем управления вычислительных комплексов с учетом алгоритмизации взаимодействия оператора, объекта, окружающей среды и системы управления позволит реализовать актуальные задачи организации человеко-машинного интерфейса с учетом интеллектуализации взаимодействия человека и вычислительного комплекса, построения и развития автоматизированных информационных систем организации и диагностирования психологического и физиологического обеспечения безопасности работы человека.
ИНСТРУМЕНТАЛЬНОЕ СРЕДСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО СОЗДАНИЯ ЭКСПЕРТНЫХ СИСТЕМ
Ермаков А.Е., Найденова К.А.
Стр. 107 — 114
Описывается программное инструментальное средство, используемое для автоматизированной разработки класса экспертных систем, предназначенных для исследования различных аспектов психического и физиологического состояний обследуемых, являющееся ключевым элементом авторской технологии автоматизированного создания без программирования и практического применения этих систем. Функционирование инструментального средства осуществляется на основе предложенных авторами формализованной модели решаемых диагностических задач и комплекса моделей вывода диагностического заключения, обеспечивает создание экспертных систем на основе конвейерной экспертной спецификации их элементов и интегрированных процедур индуктивного формирования знаний. В статье раскрывается содержание автоматизированной технологии создания экспертных систем психологической и физиологической диагностики, дается характеристика рассматриваемого класса этих экспертных систем, описываются правила вывода, применяемые в таких экспертных системах. Рассматриваются вычислительные процедуры и операции, используемые при создании рассматриваемого класса экспертных систем психологической и физиологической диагностики. Описываются концепция создания инструментального средства, его функциональные возможности и структура на уровне функциональных подсистем. Раскрываются этапы спецификации создаваемых экспертных систем. Описываются программные средства индуктивного формирования знаний на основе данных, реализованные в инструментальном средстве. Рассматриваются особенности программной реализации инструментального средства и приводятся выводы по изложенному материалу. Инструментальное средство создано на языке программирования Visual Basic 6.0 Service Pack 6 и предназначено для работы в среде операционной системы Microsoft Windows XP.
ПРИМЕНЕНИЕ МЕТОДОВ ПОИСКА РЕШЕНИЯ НА ОСНОВЕ ПРЕЦЕДЕНТОВ В ИНФОРМАЦИОННЫХ ПОИСКОВЫХ СИСТЕМАХ
Варшавский П.Р., Зо Лин Кхаинг , Аркар Мьо
Стр. 114 — 119
Рассматриваются актуальные вопросы построения современных информационных поисковых систем. Эти системы являются основным поисковым инструментом, который может применяться при поиске во всемирной сети Интернет. Кроме того, наблюдается устойчивая тенденция к интеллектуализации информационных поисковых систем и персонализации поиска. Указанные механизмы поиска направлены на устранение основных недостатков традиционного контекстного поиска по ключевым словам. Предлагается использовать методы искусственного интеллекта, в частности, мультиагентный подход, методы и средства правдоподобных рассуждений на основе прецедентов (CBR – Case-Based Reasoning), для обеспечения персонализации и интеллектуализации поиска. Рассмотрены упрощенная структура поисковой машины Интернета и основные задачи таких машин. Предложена архитектура информационной поисковой системы на базе интеллектуальных агентов, обеспечивающая возможность поиска ресурсов Интернета на основе прецедентов (накопленного системой опыта). Подробно рассмотрены компоненты предложенной архитектуры информационной поисковой системы и программная реализация основных модулей системы в MS Visual Studio 2010 с использованием стандарта FIPA (Foundation for Intelligent Physical Agents) и технологии ASP.NET под операционную систему MS Windows.
МОДЕЛИРОВАНИЕ СОЦИАЛЬНЫХ ПРОЦЕССОВ И МУЛЬТИАГЕНТНЫЙ ПОДХОД
КопыловаН.С. , Мурзин Ф.А., Курков И.А.
Стр. 120 — 126
Основной целью работы является построение на основе мультиагентного подхода упрощенной математической модели общества с целью ее дальнейшей программной реализации. В модели присутствуют агенты нескольких типов: работники, чиновники, собственники. Кроме того, возможно деление на различные типы внутри одной группы: например, рабочие, добывающие ресурс, и рабочие, перерабатывающие его. Агенты могут переходить из одной группы в другую при выполнении некоторых заранее определенных условий. Каждый агент описывается набором свойств и атрибутов. Свойства – это, например, географическое положение, возможность выполнять некоторые действия. Атрибут – некоторая измеряемая и изменяемая величина (шкала). Уровень того или иного атрибута влияет на поведение агента. Базовый набор атрибутов одинаков для всех типов агентов. В зависимости от типа агента атрибут может находиться в активном или пассивном состоянии (когда его уровень не влияет на поведение агента). Агенты взаимодействуют и оказывают друг на друга влияние. Способы влияния зависят от типа взаимодействующих агентов. Есть несколько базовых типов взаимодействия. Во-первых, через изменения атрибутов. Агенты-чиновники, собирая налоги с агентов-работников, уменьшают уровень атрибута накопления работника. Во-вторых, через указания к действиям. Например, агент-собственник может отправить подчиненных ему работников на новое место работы или дать им новое задание (перекинуть часть работников с добычи ресурса на его переработку). Цель агента – улучшение его показателей-атрибутов.
ИССЛЕДОВАНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ БИОНИЧЕСКИХ АЛГОРИТМОВ КОМБИНАТОРНОЙ ОПТИМИЗАЦИИ
Семенкина О.Е., Семенкина О.Э.
Стр. 126 — 130
Для решения задачи коммивояжера предлагаются самонастраивающиеся бионические алгоритмы. Самонастрой- ка алгоритмов обеспечивается за счет стохастического выбора настроек и/или параметров в ходе решения задачи в соответствии с распределениями вероятностей применения этих операторов. Распределения вероятностей модифицируются на каждом шаге алгоритма в соответствии с успешностью применения операторов (параметров), определяемой значением пригодности индивидов (решений), построенных с их помощью. Эффективность предложенных алгоритмов сравнивается с известными бионическими алгоритмами – обычным генетическим алгоритмом, муравьиным алгоритмом и алгоритмом умных капель, а также с локальным поиском (эвристикой Лина–Кернигана). На тестовых задачах большой размерности демонстрируется полезность предложенного подхода.
МОДЕЛИ И МЕТОДЫ АНАЛИЗА КОМПЬЮТЕРНЫХ СОЦИАЛЬНЫХ СЕТЕЙ
Батура Т.В.
Стр. 130 — 137
Статья представляет собой обзор методов анализа компьютерных социальных сетей, который используется для исследования взаимодействий между участниками сети, прогнозирования их поведения, классификации участников, моделирования информационных потоков в сетях. Существуют четыре основных направления исследований при таком анализе: структурное, ресурсное, нормативное и динамическое. Для решения различных задач в данной области используются графовые и стохастические модели, модели эволюции сетей, методы с привлечением онтологий, структурные и реляционные модели, методы машинного обучения, методы визуализации графов и т.д. В работе дается краткое описание популярных компьютерных социальных сетей, рассмотрены различные подходы и модели, применяемые при вычислении характеристик сети, а также перечислены программные приложения, помогающие автоматизировать процесс анализа. Намечены некоторые возможные направления дальнейших исследований в этой области, в частности, более существенная адаптация методов обработки текстовой информации к сетевому контенту. Чтобы обобщить поведение конкретных участников сети на всю сеть, необходимо создание единой теории социальных сетей, в рамках которой можно было бы изучать методы обнаружения и описания характеристик сетей, закономерности распространения этих характеристик, создание методов, позволяющих по структуре социальной сети определять причины взаимодействий участников.
ПРИМЕНЕНИЕ СОВРЕМЕННЫХ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫХ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ ДЛЯ МОДЕРНИЗАЦИИ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО ПРОЦЕССА
Куриленко И.Е., Ян Пайнг Хейн
Стр. 137 — 142
В статье рассматриваются возможности современных информационных технологий, полезные при модернизации образовательного процесса. Описывается пример построения современной образовательной среды (в плане создания интеллектуального программированного помощника) на основе систем виртуализации, систем управления знаниями и мультиагентных технологий. Описывается реализованный прототип виртуальной среды для проведения лабораторных занятий по ряду дисциплин, читаемых кафедрой прикладной математики НИУ «МЭИ», и содержащий такие компоненты, как образовательный портал, открывающий доступ к системе интеллектуальных помощников и порталам курсов, СНМЗ, порталы курсов, содержащие электронные учебные пособия, интерактивные лекции (в форме презентаций), интерактивные описания лабораторных работ, средства обратной связи со студентами, виртуальные лаборатории по курсам.
РАЗРАБОТКА ЭКСПЕРТНЫХ СИСТЕМ НА ОСНОВЕ ТРАНСФОРМАЦИИ ИНФОРМАЦИОННЫХ МОДЕЛЕЙ ПРЕДМЕТНОЙ ОБЛАСТИ
Грищенко М.А., Юрин А.Ю., Павлов А.И.
Стр. 143 — 147
Описан программный комплекс для создания продукционных экспертных систем, ориентированный на непрограммирующего специалиста. Комплекс реализует методологию MDA, позволяющую создавать программные приложения на основе последовательной (пошаговой) трансформации информационных моделей предметной области. Особенностью предлагаемой реализации методологии MDA является использование онтологии в качестве вычислительно-независимой модели, авторской нотации RVML (Rule Visual Modeling Language) для создания платформенно-независимой модели, языка представления знаний JESS в качестве платформенно-зависимой модели. Приведены описания архитектуры, основных модулей программного комплекса, функций и универсальной логической модели базы данных, позволяющей хранить онтологию и продукционные модели, а также обеспечивать их взаимодействие. В статье также описывается авторская нотация RVML, специально разработанная для описания продукций с помощью графических примитивов, повышающая эффективность разработки продукционных БЗ и обладающая большей наглядностью по сравнению с UML при отображении причинно-следственных зависимостей.
ПРЕДПОСЫЛКИ УНИФИКАЦИИ ПРОГРАММНЫХ СРЕДСТВ ПОДДЕРЖКИ ПРИНЯТИЯ РЕШЕНИЙ
Осипов В.П., Сивакова Т.В., Судаков В.А.
Стр. 147 — 150
Рассматриваются вопросы разработки систем поддержки принятия решений (СППР), инвариантных по отношению к предметной области. Предлагается унифицированный подход к созданию СППР, включающий следующие принципы: свобода от субъективизма разработчиков, инвариантность по отношению к предметной области, множественность методов поддержки решений, субъективизм лица, принимающего решения, и дружелюбность по отношению к нему. Архитектура СППР, реализующая указанные принципы, строится на каркасном подходе. Каркас отвечает за механизм описания пространства критериев и параметров модели предметной области, позволяет пользователю выбирать методы поддержки решений и организует информационный обмен между ними, обеспечивает хранение, отображение и редактирование атрибутов альтернатив, обеспечивает контроль доступа. Все множество вариативных поведений СППР выделяется в модули, которые подключаются через точки расширения. Даны некоторые правила качественной разработки СППР. Предложены характеристики оценки качества, включая свойства, присущие методу поддержки решений, и свойства, присущие программной реализации метода. Предложенные методологические основы с успехом применены при создании СППР «Космос», которая используется в ранжировании заявок на научно-прикладные исследования на Российском сегменте Международной космической станции.
МИНИМИЗАЦИЯ РИСКОВ ПРИ РАЗРАБОТКЕ ПРОГРАММНЫХ СРЕДСТВ
Бахтизин В.В., Кузиков А.А.
Стр. 151 — 155
Рассматриваются проблемы, с которыми сталкиваются команды, разрабатывающие программные средства по методологии Scrum, а также влияние на качество программных средств неразрешение этих проблем. Предложены метрики, позволяющие количественно оценивать риски несвоевременного выполнения работ, связанные с простоем отдельных членов команды и неоптимальной декомпозицией запланированных работ на задачи. Предлагается метод, ориентированный на минимизацию рисков, которые связаны с неэффективной занятостью членов Scrum-команды в процессе итерации. Представлены алгоритмы для применения предложенного метода на этапах планирования и выполнения работ процесса разработки, организованного в соответствии с методологией Scrum.
КОМПЛЕКС ПРОГРАММ ДЛЯ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ПЛОТНОСТИ ВЕРОЯТНОСТИ CТОХАСТИЧЕСКОЙ ФУНКЦИИ ПРИНАДЛЕЖНОСТИ ПО МАЛОЙ ВЫБОРКЕ ПРИ МНОГОФАКТОРНОМ ВЛИЯНИИ
Зимин М.М.
Стр. 156 — 158
Описан комплекс программ для восстановления плотности вероятности стохастической функции принадлежности, позволяющий дополнять нечеткий анализ стохастическим, улучшая тем самым точность оценки различных сложных ситуаций, обусловленных опасными или нежелательными социально-экономическими, природными и техногенными процессами. Принимается во внимание тот факт, что на развитие этих процессов обычно влияет большое количество случайных факторов. Разработанное ПО требует около 2,2 Мб памяти и выполняет вычисления за незначительное время. Получаемые плотности вероятности могут использоваться в различных вероятностных расчетах, например, для анализа лавинной или селевой опасности и обеспечения безопасности работ в малоизученных горных районах. Приводятся примеры оценивания их параметров по малым выборкам.
ПРОТОТИП СИСТЕМЫ АНАЛИЗА СОСТОЯНИЯ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОГО КЛАСТЕРА НА ОСНОВЕ МЕТОДА ОПОРНЫХ ВЕКТОРОВ
Конюхов С.С., Московский А.А., Рябинкин Е.А., Велихов В.Е.
Стр. 158 — 166
С ростом сложности вычислительных кластеров для обеспечения их эффективной работы на первый план выходит проблема отказоустойчивости. Ее решение в настоящее время является одной из самых активно развивающихся областей, связанной с высокопроизводительными вычислениями. В данной работе рассмотрена задача построения автоматизированной системы классификации состояний вычислительного кластера с целью прогнозирования и своевременного выявления нештатных ситуаций в его работе. Для ее решения был предложен алгоритм, использующий методы машинного обучения на основе подхода опорных векторов (SVM/SVR). Отличительной особенностью используемого алгоритма является его модульный характер, допускающий выбор наиболее эффективных методов для решения подзадач всего алгоритма обработки входных данных. На примере анализа данных мониторинга, собранных с реально действующих вычислительных кластеров, была показана принципиальная применимость предложенного алгоритма для обнаружения новых состояний вычислительного кластера: при правильном выборе параметров используемых методов удается осуществлять прогнозирование возможных будущих состояний с точностью 6–16 % и фиксировать критическое изменение контролирующих величин в пределах 3–5 шагов прогноза. При малом числе показаний сенсорных датчиков, содержащих выпадающие значения (5–10 %), наблюдается устойчивость системы к сбоям в показаниях сенсорных датчиков. Возможное дальнейшее развитие автоматизированной системы связано с использованием online-алгоритмов SVM/SVR и методов выявления сложных типов аномального поведения вычислительных кластеров.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ АВТОРСТВА ВРЕДОНОСНОГО КОДА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МЕТОДА СЖАТИЯ ДАННЫХ
Осовецкий Л.Г., Стремоухов В.Д.
Стр. 167 — 169
Описан метод определения авторства вредоносного кода на основе совмещения исследуемого кода ПО с кодом, реализованным известным для исследователя автором. Метод основан на расчете энтропийной классификации исследуемого ПО и подтвержден модельным экспери- ментом. Он позволяет сократить поиск автора и локализовать круг возможных разработчиков вредоносного кода, что сокращает затраты на разработку систем защиты информации и определение исходного поля угроз безопасности. Метод способствует повышению объективности локализации автора вредоносного кода и источника угроз. В работе описаны математические алгоритмы для практического использования предлагаемого метода.
ПРИМЕНЕНИЕ МЕТОДА АНАЛИЗА ОДНОРОДНОСТИ ДЛЯ ВИЗУАЛИЗАЦИИ И АНАЛИЗА ДАННЫХ БИБЛИОМЕТРИИ И НАУКОМЕТРИИ
Бурилин А.В., Гордеев Р.Н.
Стр. 169 — 174
Для составления очень точных прогнозов при решении задач регрессии и классификации доказали свою состоятельность ансамбли деревьев, в особенности случайный лес. Основная, возможно, необоснованная критика этого подхода состоит в том, что данные методы действуют как черные ящики и не дают дополнительной информации относительно объектов, не участвовавших в обучающей выборке. В данной работе рассмотрена многоклассовая классификация и показано, что анализ однородности, который используется главным образом в психометрии, может быть применен для обеспечения эффективной визуализации ансамбля деревьев, в том числе визуализации новых наблюдений, не вошедших в обучающую выборку. Наблюдения и правила (узлы) ансамбля деревьев помещены в двудольный граф, соединяющий каждое наблюдение со всеми правилами (узлами), которым оно удовлетворяет. Расположение графа в этом случае выбирается со- гласно минимизации суммы квадратов длин ребер при определенных ограничениях.
МЕТОД СЕКЦИОНИРОВАНИЯ И ЕГО ПРИМЕНЕНИЕ ПРИ КЛАССИФИКАЦИИ РАЗНОРОДНОЙ ИНФОРМАЦИИ
Бурилин А.В., Гордеев Р.Н., Борисов П.А.
Стр. 175 — 178
Анализ однородности имеет большой потенциал для эффективной визуализации ансамблей деревьев и аналогичных алгоритмов машинного обучения. Однако существуют как минимум два недостатка этого подхода: в случае очень большого количества учебных наблюдений могут возникнуть вычислительные проблемы и, что более важно, точность прогноза в двухмерных вложениях подчас заметно хуже, чем в оригинальном ансамбле деревьев. Последнее означает, что значимая информация теряется в низкоразмерных вложениях. Авторы предлагают простое расширение анализа однородности, называемое секционированием, которое зачастую решает указанные проблемы при многоклассовом ранжировании, где Y-{1, …, K}, и может заметно улучшить точность прогнозирования.
АЛГОРИТМ ОБНАРУЖЕНИЯ И СЕГМЕНТАЦИИ ДЕФЕКТОВ В ПОЛУПРОЗРАЧНЫХ МИНЕРАЛАХ НА ФОТОИЗОБРАЖЕНИЯХ
ЛебедевА.С. , Гаганов В.А., Игнатенко А.В.
Стр. 179 — 181
В статье описан новый алгоритм обнаружения и сегментации дефектов в полупрозрачных минералах на фотоизображениях, обладающий большей точностью и устойчивостью к входным данным, чем существующие методы. Многие из известных алгоритмов неприменимы к задаче поиска дефектов из-за множества ограничений на входные данные и априорных предположений о форме искомых объектов, размере и контрастности границы. Наиболее перспективными являются методы на основе оценки фона изображения, использующие только информацию о яркости изображения. Разработанный алгоритм позволяет более точно, чем существующие аналоги, оценивать фон изображения, так как, помимо яркости изображения, используется простая физическая модель получения фотографий. На основе оценки фона производятся сегментация и классификация найденных областей на дефекты и фон с использованием метода опорных векторов. Алгоритм был протестирован на реальных данных из алмазной промышленности. Также было проведено сравнение предложенного алгоритма с уже существующими. Результаты сравнения показали, что предложенный алгоритм обладает более высокой точностью на реальных данных, чем его аналоги.
ИНФРАСТРУКТУРНАЯ МОДЕЛЬ ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ИНТЕРНЕТА (SPECIAL WEB)
Беда И.А., Стюгин М.А., Носов И.А.
Стр. 182 — 185
Рассмотрена модель организации информационных ресурсов в сети Интернет, позволяющая автоматизированно ранжировать тематическую информацию. Вводится индекс качества информации и пользователей для эффективного поиска релевантной информации и пользователей системы. Даны исходные данные для построения алгоритмов самоорганизации такой сети. Одной из основных проблем коммуникации в Интернете является невозможность семантического поиска информации и людей на основе их профессиональных компетенций. Решение этой задачи может дать серьезный толчок развитию профессиональных сообществ и коммуникации в сети. Сделать это предполагается за счет создания инфраструктуры профессионального Интернета, которая включает такие элементы, как дерево специализаций, импакт-факторы, сопоставленные со специализацией, веб-страницей и пользователем, а также показатели активности пользователей, выраженные в графе движения по веб-страницам, положительные и отрицательные отклики на информацию. Важной научной составляющей при построении инфраструктуры является такое проектирование, при котором автоматически регулируется корректировка тематических показателей веб-ресурсов и пользователей. Для этого необходимо ввести алгоритм динамики системы, который выводится с использованием эвристических алгоритмов с исходными данными, полученными на основе экспертных оценок. Чтобы получить динамику в системе, необходимо сформировать в ней первичные импакт-факторы. Эта задача решается путем сопоставления с ветками дерева специализаций вопросов на проверку компетенций, которые являются открытыми для оценок и сопоставления между другими пользователями в системе. Данная работа ведется сотрудниками Сибирского федерального университета совместно с компанией «Кайрос».
ИСКУССТВЕННЫЕ МИРЫ: РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ДАННЫХ
Кольчугина Е.А.
Стр. 185 — 189
Рассматриваются вопросы организации распределенных неограниченно растущих БД, обслуживаемых коллекти- вом программных агентов. Растущая сложность вычислительных сетей и приложений на их основе ставит вопрос о переходе к автономным системам, способным к самоадминистрированию, самооптимизации и саморазвитию. Подобные автономные системы можно рассматривать как искусственный мир, состоящий из искусственных организмов, реализованных как программные агенты, которые находятся между собой в различных отношениях и постепенно совершенствуются в процессе конкуренции и приспособления к среде. Каждый из организмов принадлежит к одному из видов, имеющих особое функциональное назначение. В целом сообщество искусственных организмов устроено по иерархическому принципу, при котором одни виды занимают подчиненное положение по отношению к другим. Нижние уровни иерархии отводятся искусственным организмам, организующим данные и обрабатывающим информационные запросы. Верхние уровни иерархии занимают цифровые организмы, решающие задачи управления сообществом. Принцип иерархической организации характерен для многих других известных архитектур, например для архитектуры Internet и Grid-систем. В соответствии с общей концепцией автономной мультиагентной системы, действующей на базе вычислительной сети, предполагается, что БД, используемые в такой системе, являются пространственно распределенными и неограниченно растущими в объеме. При этом предлагается сочетать покортежное пространственное распределение отношений с доменно-ориентированным принципом внутреннего представления отношений. Предложен алгоритм пополнения данными распределенной неограниченно растущей БД, построенной на указанных принципах. Выделен новый тип информационных запросов – так называемые расширенные запросы, которые могут быть реализованы по отношению к распределенным БД на основе доменно-ориентированной модели.
ОЦЕНКА СООТВЕТСТВИЯ СУЩЕСТВУЮЩИХ ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЕКТАМИ ОСОБЕННОСТЯМ ПРОЕКТНОГО УПРАВЛЕНИЯ В НАНОИНДУСТРИИ
Стоянова О.В.
Стр. 189 — 194
Рассмотрены информационные системы управления проектами, получившие наибольшее распространение на российском рынке. Проведен сравнительный многокритериальный анализ данных систем с целью выявления возможностей их эффективного использования для управления проектами наноиндустрии. Описаны особенности проектов наноиндустрии, определяющие выбор характеристик информационных систем управления проектами. Показано, что из-за сложности подобных проектов для управления ими могут быть рекомендованы программные решения, обладающие развитым функционалом планирования, мониторинга, контроля и поддержки принятия решений. Наличие сложных структурных взаимосвязей в сфере наноиндустрии приводит к тому, что многие управленческие задачи могут быть отнесены к мультипроектному управлению, что требует применения программных средств, позволяющих осуществлять управление портфелем проектов. Существенная разнородность участников проектов влияет на выбор технологий доступа к данным, поэтому приложения, обеспечивающие различные возможности такого доступа, в значительной степени востребованы в рассматриваемой сфере. По результатам анализа получена итоговая оценка возможности использования тех или иных систем для управления проектами наноиндустрии.
ПРОГРАММНАЯ СИСТЕМА АНАЛИЗА ИНДИКАТОРОВ АКТИВНОСТИ РЕГИОНОВ РОССИИ НА БАЗЕ ОНТОЛОГИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ И ПАТТЕРНОВ ДАННЫХ
Московский А.Д., Ровбо М.А., Хорошевский В.Ф.
Стр. 194 — 202
Обсуждаются вопросы разработки и реализации автоматизированного рабочего места аналитика, обеспечивающего поддержку процессов интеллектуального анализа больших объемов статистических данных науки, образования и инновационной деятельности. Фиксируются научно-техническая проблема, решение которой реализуется в системе, цели и задачи разработки, основными из которых являются формирование системы индикаторов науки, образования и инновационной деятельности, построение системы агрегатов статистических данных с целью формирования опорных точек для анализа ситуации в регионах России в различных аналитических разрезах, формирование векторов индикаторов для наборов статистических данных и их агрегатов, а также определение семантической близости векторов и формирование кластеров индикаторов аналогичных регионов РФ, формирование динамических групп статистических данных и их агрегатов, анализ поведения индикаторов науки, образования и инновационной деятельности в регионах РФ. Дается краткий обзор состояния исследований и разработок в данной области. Математическое обеспечение представленной в работе системы базируется на использовании гибридного подхода, в рамках которого обеспечивается интеграция классических математических методов корреляционного анализа, анализа паттернов данных и временных рядов с методами семантической интерпретации получаемых результатов. При разработке и реализации программного обеспечения системы особое внимание уделено поддержке бизнес-процессов выявления трендов изменения индикаторов и нетипичной динамики индикаторов, определению характерных векторов направленности индикаторов Best Performance, а также дружественным интерфейсам пользователя.
РЕШЕНИЕ ЗАДАЧИ ОПТИМАЛЬНОЙ МАРШРУТИЗАЦИИ ПО КРИТЕРИЮ СРЕДНЕЙ ЗАДЕРЖКИ
Марголис Б.И., Музанна М.М.
Стр. 202 — 205
Рассмотрена потоковая модель информационной сети с альтернативной маршрутизацией сообщений для произвольного количества коммутационных узлов и каналов связи. Сформулированы критерий оптимизации по времени задержки сообщений, ограничения на пропускные способности каналов и условия сохранения потоков в сети. С использованием метода неопределенных множителей Лагранжа получены аналитические соотношения для оптимального распределения информационных потоков в сети из трех линий связи. Полученные соотношения распространены на произвольное количество линий связи. Показана справедливость формул для расчета оптимального распределения потоков для частного случая сети, состоящей из двух линий связи. Разработана программа расчета в среде MatLab, позволяющая по топологической структуре сети, матрице входных потоков и пропускной способности каналов найти оптимальное распределение потоков в сети, состоящей из произвольного количества узлов и линий связи. Рассмотрен пример оптимального разделения входных потоков для сети из четырех узлов и трех линий связи, обеспечивающего минимум среднего времени задержки. Продемонстрировано изменение оптимального распределения потоков для рассмотренного примера при уменьшении числа линий связи до двух. Намечены подходы к решению задачи оптимального распределения потоков при наличии в топологии моделируемой сети промежуточных узлов.
СОЗДАНИЕ USB 2.0 ПЕРИФЕРИЙНОГО УСТРОЙСТВА НА ОСНОВЕ ДВУХПРОЦЕССОРНОЙ СИСТЕМЫ НА КРИСТАЛЛЕ К1867ВЦ3АФ
Конарев М.В., Макеев С.Н.
Стр. 205 — 209
В статье кратко рассмотрена архитектура современной системы на кристалле К1867ВЦ3АФ, содержащей два процессорных ядра, память и набор периферийных устройств. Описана коммуникация между персональным компьютером и системой на кристалле посредством интерфейса USB 2.0. Для коммуникации с персональным компьютером реализованы специализированное ПО в соответствии с требованиями стандарта USB 2.0 на языке ассемблера, выполняемое системой на кристалле, пользовательское ПО, работающее в операционной системе Windows, с помощью которого пользователь может инициировать чтение данных с USB-устройства или запись данных в память USB СнК К1867ВЦ3АФ. Реализован также драйвер для операционной системы Windows, позволяющий осуществлять обмен данными между системой на кристалле и персональным компьютером.
РАЗРАБОТКА МОДЕЛИ ДАННЫХ ИНФОРМАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ ПОДДЕРЖКИ ЖИЗНЕННОГО ЦИКЛА ИЗДЕЛИЙ ДЛЯ ЗАДАЧ КОСМИЧЕСКОГО ПРИБОРОСТРОЕНИЯ
Вичугова А.А.
Стр. 209 — 215
В статье дается понятие объектов проектирования, описаны их взаимосвязь и компонентный состав применительно к задачам космического приборостроения. Рассмотрены информационные системы и технологии для поддержки процессов проектирования изделий. Показана схема структурированного хранения разнородных информационных сущностей в системе управления данными. Рассмотрены аспекты концептуального проектирования модели данных информационной системы для поддержки жизненного цикла изделия, включая интеграцию с системами автоматизированного проектирования. Учтена необходимость электрического и механического проектирования приборов. Определены классы модели данных, которые позволяют описать состав и отношения объектов проектирования. Разработана UML-диаграмма, иллюстрирующая иерархию и взаимосвязь типов объектов проектирования на примере радиоэлектронной аппаратуры. Предложена модель хранения проектных данных об изделии в системе управления данными Enovia SmarTeam, позволяющая реализовать управление жизненным циклом изделия и связанных с ним информационных сущностей.
КОРПОРАТИВНАЯ МУЛЬТИСЕРВИСНАЯ СЕТЬ БАНКА. ПРИМЕР ПОСТРОЕНИЯ
Лисецкий Ю.М.
Стр. 215 — 219
Статья посвящена построению мультисервисных сетей, которые сегодня являются основой ИТ-инфраструктуры, практически любой организации корпоративного уровня, имеющей территориально распределенную структуру. Дано определение мультисервисной сети, сформулированы требования к современным корпоративным мультисервисным сетям, соответствующей им инфраструктуре и функциональности систем. Описаны основные компоненты мультисервисной сети и их назначение. Приведена топология ее построения. Рассмотрены принципы, требования и подходы к построению корпоративной мультисервисной сети банковского учреждения и интеграция в нее контакт-центра. Приведена последовательность задач, решаемых в ходе их интеграции. Описан пример построения корпоративной мультисервисной сети для ВТБ Банка в Украине: состояние проблемы, постановка задачи, разработка решения и проектирование, этапы внедрения, опыт реализации проекта и его результаты для банка.
СПОСОБ ПОСТРОЕНИЯ ЗАЩИЩЕННЫХ ОТ ИССЛЕДОВАНИЯ СИСТЕМ ИНФОРМАЦИОННОЙ БЕЗОПАСНОСТИ
Стюгин М.А.
Стр. 219 — 223
В статье обозначена проблема исследования в конфликтных системах. Рассмотрены методы противодействия процессу исследования контрагента, а также противодействия противодействию процесса исследования. Определена модель исследователя в конфликте, включающая информационные ограничения при попытке исследовать объект конфликта. Представлены четыре класса, в которых может находиться исследователь с учетом его информационных ограничений. Приведен алгоритм проектирования защищенных от исследования информационных систем. Проблема исследования контрагента в конфликтной системе заключается в возможности использовать этот процесс с целью дезинформации. Это можно сделать, если знать принципы интерпретации исследователем получаемой информации и получить таким образом возможность рефлексивно управлять противником. Аналогично можно получить схему рефлексивного управления процессом рефлексивного управления. Реально управляющий в данный момент субъект находится в состоянии информационного превосходства. Для достижения состояния информационного превосходства субъект должен получить контроль над объектом конфликта, достаточный для корректировки классов модели исследователя контрагента. Корректируя классы модели исследователя, можно добиться состояния, когда для контрагента станет невозможным сформулировать задачу исследования. Если субъект может получить такой контроль, то, используя алгоритм, предложенный в статье, он достигнет состояния информационного превосходства. Предполагается, что наиболее эффективно данный алгоритм можно применить на стадии разработки программных продуктов в области информационной безопасности. С использованием предложенных алгоритмов уже были разработаны системы анализа несанкционированных действий пользователей на интернет-ресурсах и в локальной сети предприятия (программы ReflexionWeb и ExLook).
COMBINING COMPILE-TIME AND RUN-TIME INSTRUMENTATION FOR TESTING TOOLS
Iskhodzhanov T. , Kleckner R. , Stepanov E.
Стр. 224 — 231
Dynamic program analysis and testing tools typically require inserting extra instrumentation code into the program to test. The inserted instrumentation then gathers data about the program execution and hands it off to the analysis algorithm. Various analysis algorithms can be used to perform CPU profiling, processor cache simulation, memory error detection, data race detection, etc. Usually the instrumentation is done either at run time or at compile time – called dynamic instrumentation and compiler instrumentation, respectively. However, each of these methods has to make a compromise between performance and versatility when used in industry software development. This paper presents a combined approach to instrumentation which takes the best of the two worlds – the low run-time overhead and unique features of compile-time instrumentation and the flexibility of dynamic instrumentation. We present modifications of two testing tools that benefit from this approach: AddressSanitizer and MemorySanitizer. We propose benchmarks to compare different instrumentation frameworks in conditions specific to hybrid instrumentation. We discuss the changes we made to one of the state-of-the-art instrumentation frameworks to significantly improve the performance of hybrid tools.
К ПОСТРОЕНИЮ ИЗОБРЕТАЮЩЕЙ СИСТЕМЫ НА ОСНОВЕ СИСТЕМОЛОГИИ
Дорохов И.Н., Бутенко Л.Н., Цыканова М.А., Семенов Н.А.
Стр. 231 — 234
Изобретательская задача представляется в виде концептуальной схемы универсального решателя системных задач, в которой их типы определяются совместно с методами решения этих задач на ЭВМ. С точки зрения системологии концептуальное проектирование систем представляется как процесс подъема по эпистемологической иерархии систем. На первом этапе концептуального проектирования определяется порождающая система, представляющая задание, которое она должна выполнить, на втором – структурированная система, удовлетворяющая четырем определенным требованиям. Примером реализации данного подхода является построение метода синтеза эвристических изобретательских приемов на основе системологии.
ПРИБЛИЖЕННАЯ ОЦЕНКА ЗАЩИЩЕННОСТИ ПОТЕНЦИАЛЬНО ОПАСНЫХ ОБЪЕКТОВ. СТРУКТУРНЫЕ ПАРАМЕТРЫ ЗАЩИЩЕННОСТИ ОБЪЕКТОВ
Боровский А.С., Тарасов А.Д.
Стр. 235 — 243
Рассматривается задача принятия решения о составе системы физической защиты потенциально опасных объектов. Определяется этап задачи, использующий знания экспертов – концептуальное проектирование, включающий анализ защищенности объекта, разработку практических рекомендаций по созданию системы физической защиты, выбор варианта и состава инженерно-технических средств охраны. Формулируется задача синтеза системы физической защиты. Приводятся различные методы решения задачи, выделяется проблема оценки показателя защищенности объекта инженерно-техническими средствами охраны, заключающаяся в неточности и неоднозначности определения экспертами требуемых данных при проведении анализа защищенности объекта. Целью статьи является разработка моделей для методик оценки защищенности объектов. Основа разрабатываемого метода – представление объекта защиты в виде графа. Рассмотрены общие свойства графа объекта. Введено определение меры структурной защищенности. Мера позволяет оценить эффективность средств защиты от нарушителя при его попытке проникновения на объект и перемещения по территории объекта с целью совершения противоправных действий. Оценивается возможность нарушителя добраться до одного из критических элементов объекта без обнаружения техническими средствами защиты и без задержки физическими барьерами. Мера структурной защищенности показывает вероятность обнаружения и задержки нарушителя на самом уязвимом пути до критического элемента. Оценивается возможность применения алгоритма Дейкстры для поиска наименее защищенного пути и разрабатывается модифицированный алгоритм для поиска меры структурной защищенности. Описываются способы обработки экспертной информации в виде нечетких чисел. Показан пример поиска меры структурной защищенности с помощью программы.
СИСТЕМА КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ДЛЯ ЭКСПЕРИМЕНТА MPD НА КОЛЛАЙДЕРЕ NICA
Слепов И.П., Рогачевский О.В.
Стр. 243 — 247
Предлагается новый подход к построению системы контроля качества для проекта программного обеспечения (ПО) эксперимента MPD, коллайдера NICA. Данное ПО имеет название MpdRoot и представляет собой оболочку для моделирования работы детектора, реконструкции экспериментальных данных и последующего анализа событий столкновения тяжелых ионов. Авторами частично описывается программно-техническая сторона эксперимента MPD. Рассматривается использование системы управления содержимым веб-сайта как платформы для разработчиков проекта, содержащей техническую информацию о проекте, систему управления версиями, тестирования, мониторинга и другие веб-инструменты. В результате получается полноценная система контроля качества для ПО проекта MpdRoot. Изложенный материал будет полезен для разработчиков ПО с большим количеством участников, которые хотели бы облегчить свой труд и улучшить взаимодействие в команде.
МЕТОДИКА СОЗДАНИЯ МОДЕЛЕЙ НА БАЗЕ МОДИФИЦИРОВАННЫХ СЕТЕЙ ПЕТРИ
Суконщиков А.А., Кочкин Д.В.
Стр. 248 — 251
Одной из основных тенденций современных сетей АСУ предприятием (АСУП) является интеграция технологий системы управления. Для поддержания высокого качества управления необходимы обеспечение совместной работы всех подсистем АСУП и организация бесперебойного информационного обмена с поддержкой дифференцированного обслуживания различных информационных потоков. Технологии QoS (Quality of Service) позволяют решить данную задачу за счет настройки политик обслуживания трафика сетевого оборудования и параметров клиентских машин. Основой для выбора настроек могут быть данные моделирования сети, проведенного с помощью некоторого математического аппарата, в качестве которого авторы предлагают использовать расширение, построенное на основе раскрашенных, нечетких, временных, иерархических и приоритетных сетей Петри. В статье дается формальное описание разработанного математического аппарата модифицированных нечетких сетей Петри и показываются его преимущества при моделировании сетевых устройств. На основании аппарата модифицированных нечетких сетей Петри разработаны методика построения сетевых устройств и их элементов, а также методика композиции сетевых устройств. Полученная с помощью разработанных методик модель сети может использоваться для анализа таких характеристик трафика, как задержки, колебание задержки, скорость передачи, и для выявления проблемных участков в сети. Приводятся результаты моделирования различных очередей маршрутизатора, отмечается влияние размеров окна передачи TCP/IP на параметры передачи трафика.
ПРОГРАММА ДЛЯ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧИ ОБ ОПТИМАЛЬНОЙ ПЕРЕОРИЕНТАЦИИ ШАРА
Бесчастный И.Ю.
Стр. 252 — 256
Рассматривается задача оптимального качения шара по плоскости с прокручиванием, но без проскальзывания, являющаяся модификацией одной известной модельной задачи геометрической механики, в которой требуется оптимально перевести шар из начального состояния в конечное без прокручивания и проскальзывания. Обе проблемы остаются открытыми, а в случае качения без прокручивания до сих пор неизвестны оптимальные траектории даже в подзадаче о переориентации, когда шар требуется вернуть в исходную точку с новой ориентацией. Если же разрешить шару прокручиваться, задача значительно упрощается. В данной работе описан программный интерфейс для решения задачи об оптимальной переориентации шара с прокручиванием. С использованием необходимых признаков оптимальности экстремальных траекторий, полученных ранее, разработан алгоритм решения, реализованный в виде программного интерфейса в среде Wolfram Mathematica. Разработанная программа позволяет построить и изучить оптимальное возвращение шара. Рассмотренный в статье алгоритм можно использовать для планирования пути сферического робота.
ПАРАЛЛЕЛЬНЫЕ ВЫЧИСЛЕНИЯ ПРИ МОДЕЛИРОВАНИИ ПРОЦЕССА РАСТВОРЕНИЯ НА МИКРОУРОВНЕ
Иванов С.И., МатасовА.В. , Голубчиков М.А., Меньшутина Н.В.
Стр. 256 — 260
Описан программный комплекс для моделирования процессов растворения и водопоглощения на микроуровне с использованием высокопроизводительных вычислений. Предложена имитационная модель растворения и водопоглощения твердых тел и рассмотрена программная реализация расчетного алгоритма с применением параллельных вычислений. Имитационная модель построена на основе вероятностных клеточных автоматов. В статье описан принцип работы клеточного автомата, приведены возможные состояния клеток и правила перехода из одного состояния в другое, описаны допущения модели. Модель дает возможность проводить численные эксперименты для тел с многокомпонентным составом и сложной геометрией (твердые тела, покрытые оболочкой, или тела нестандартной формы). Математическая модель позволяет использовать заранее сгенерированные структуры, а также генерировать структуры твердых тел непосредственно перед расчетом. В ходе численных экспериментов было смоделировано растворение твердого тела полимерного нанокомпозита в промежуток времени, составляющий одну неделю. Результаты моделирования сравниваются с экспериментальными данными на примере растворения и водопоглощения полимерных нанокомпозитов, содержащих мягкие и жесткие включения. Доказана адекватность разработанной модели растворения и водопоглощения. Описаны планы развития программного комплекса и математической модели.
ИМИТАЦИОННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПНЕВМОГИДРОМЕХАНИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ В КОМПЬЮТЕРНОМ ТРЕНАЖЕРЕ
Иванов В.В., Лаленков В.А.
Стр. 260 — 263
Имитационное моделирование динамических процессов и систем находит все большее применение в компьютерных тренажерах. В статье изложены принципы построения имитационной модели функционирования пневмо-гидромеханической системы, используемой в компьютерном тренажере. При функционировании моделируемой системы в ней может одновременно происходить перемещение жидкости, газа, физического тела. Расчет расхода жидкости и газа производится исходя из того, что течение жидкости происходит в турбулентном квадратичном режиме, а течение газа – со скоростью, меньшей скорости звука. Изменения количества газа и жидкости в емкостях моделируемой системы рассчитываются на основе конечно-разностных уравнений, после чего определяется давление, установившееся в системе. Имитационная модель реализована в виде библиотеки на VC++. Программа тренажера каждые 100 мс передает в библиотеку параметры системы и получает вычисленные значения давлений и распределение жидкости и газа в системе. Созданная имитационная модель системы адекватно описывает изменения потоков и давлений, перенос вещества в различных режимах.
РАСПРЕДЕЛЕННАЯ ПОДСИСТЕМА КОНСТРУКТОРСКОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ ЭЛЕКТРОННЫХ СХЕМ
Глушань В.М., Лаврик П.В.
Стр. 263 — 272
Дается хронологический экспресс-анализ подходов к построению быстродействующих САПР электронных схем. Заостряется внимание на том, что САПР должны удовлетворять требованию интерактивности. Реализация этого требования возможна, если ответы на запросы пользователя система будет выдавать с задержкой не более 2–3 секунд. В условиях постоянного повышения сложности проектируемых объектов поддержание интерактивности САПР невозможно без постоянного наращивания их скоростных свойств. В статье рассматриваются три основных направления обеспечения интерактивности САПР. В связи со всеобщим расширением сетевых технологий перспективным и многообещающим направлением исследований является использование возможностей различных видов сетей для создания распределенных САПР. Приводятся разработанные авторами структура и результаты имитационного моделирования распределенной САПР, ставших обоснованием целесообразности построения реальной подсистемы конструкторского проектирования электронных схем. Описаны основные модули подсистемы, их функционирование и результаты экспериментальных исследований. Экспериментальные исследования показали, что разработанная подсистема относится к типу GRID-систем и позволяет уменьшить время проектирования до трех раз.
РЕШЕНИЕ ЗАДАЧИ СТРУКТУРНОГО ПОСТРОЕНИЯ ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОГО ДАТЧИКА ВЛАЖНОСТИ
Артемова С.В.
Стр. 272 — 276
Рассматривается подход к решению задачи структурного построения ПО на примере интеллектуального датчика влажности (ИДВ), представляющего собой информационно-измерительную систему (ИИС). При проектировании программного и информационного обеспечения в качестве основных модулей ИДВ рассматриваются интеллектуальный интерфейс, супервизор, модули опроса датчиков и реализации измерительных процедур. Функционирование ИДВ базируется на использовании БД и БЗ. Для реализации работы ИДВ используются алгоритмы, которые требуется разместить по модулям таким образом, чтобы проектируемая ИИС обладала заданными свойствами. Подобные задачи выбора даже умеренного размера относятся к классу NP-полных, их удается решать толькo приближенно. Поэтому для практического решения задачи структурного построения ПО предлагается использовать эвристические методы, в частности генетические алгоритмы. Методика решения задачи включает следующие этапы: формирование вектора-строки генов распределения алгоритмов по модулям, описание матрицы связей, взаимодействие алгоритмов посредством информационных элементов, создание матрицы альтернатив принадлежности алгоритма модулю, определение целевой функции. Подобный подход можно применять при проектировании информационного обеспечения и ПО как информационно-измерительных, так и информационно-управляющих систем, имеющих в своем составе большое количество модулей и алгоритмов.
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ САПР В РЕШЕНИИ ЗАДАЧИ КАТЕГОРИРОВАНИЯ ПОМЕЩЕНИЙ, ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ ПО ВЗРЫВОПОЖАРНОЙ И ПОЖАРНОЙ ОПАСНОСТИ
Баранников Н.И., Сергеева М.А.
Стр. 276 — 282
Категория объекта по пожаро- и взрывоопасности – фактор, определяющий требования к конструкции и планировке здания. Правильное определение категории пожаро- и взрывоопасности зданий или сооружений позволяет принять оптимальные проектные решения и предотвратить чрезвычайные ситуации при минимальных затратах ресурсов. В статье исследована задача определения категорий помещений, зданий и сооружений по взрывопожарной и пожарной опасности. Предложена структура автоматизированной подсистемы, являющаяся частью САПР пожарной безопасности. Предложен состав информационного обеспечения подсистемы. Рассмотрены алгоритмы расчета критериев взрывопожарной и пожарной опасности с применением правил оптимизации пожарной нагрузки в САПР.
СТОХАСТИЧЕСКАЯ МНОГОАГЕНТНАЯ МОДЕЛЬ БИРЖЕВОЙ КНИГИ ЗАЯВОК НА ОСНОВЕ ЭМПИРИЧЕСКИХ ДАННЫХ
Глекин А.О.
Стр. 283 — 288
В данной работе предлагается стохастическая многоагентная модель биржевой книги заявок. Целью построения модели является получение статистических свойств поведения биржевой книги, схожих с реально наблюдаемыми статистиками. Модель включает три основных механизма, реализующих динамику книги заявок: поступление и отмена лимитированных заявок, а также поступление рыночных заявок. В качестве параметров модели использовались статистики, полученные из журнала заявок для фьючерса на индекс РТС. Последовательность событий в модели, поступление или отмена заявок образуют пуассоновский поток. В качестве закона распределения объемов заявок используется степенной закон. Предложенная модель способна воспроизводить высокочастотную динамику микроструктуры поведения книги заявок, а также генерировать реалистичный ценовой ряд.
СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО КАРТОГРАФИРОВАНИЯ ЗНАКОВ ДОРОЖНОГО ДВИЖЕНИЯ
Чигорин А.А., Конушин А.С.
Стр. 288 — 291
Рассмотрена задача автоматического нанесения дорожных знаков на карту. Для успешного применения автоматических методов на практике необходимо, чтобы суммарное время работы автоматического алгоритма и время исправления его ошибок были в разы меньше времени разметки оператором. Описывается система автоматического нанесения знаков на карту, состоящая из модулей обнаружения, распознавания, связывания и локализации. На этапах обнаружения и распознавания положение знака определяется независимо на каждом кадре и каждому обнаруженному знаку присваивается метка класса. На этапе связывания одни и те же физические знаки с соседних кадров объединяются в последовательности, что позволяет уточнить результаты этапа обнаружения и распознавания. На этапе локализации определяются координаты связанной последовательности знаков за счет применения метода триангуляции. Проведены эксперименты, подтверждающие эффективность различных компонентов предложенной системы. Система работает более чем со 140 классами знаков дорожного движения и не требует ручной разметки большого количества тренировочных изображений за счет обучения на синтетически полученных данных. Создана большая коллекция знаков дорожного движения Российской Федерации. Проведено тестирование системы на предложенной коллекции. Коллекция находится в открытом доступе, чтобы способствовать сравнению с другими методами.
МНОГОШАГОВАЯ СИСТЕМА ПОИСКА АЛЬТЕРНАТИВ В ИНФОРМАЦИОННОМ КАТАЛОГЕ
Палюх Б.В., Егерева И.А.
Стр. 291 — 295
Несмотря на обширно представленное направление каталогизации информации в различных областях, обеспечение поиска данных, являющееся одним из самых главных разделов систематизации информации, осуществляется на основе строго сформулированного посредством языков манипулирования данными запроса пользователя. Зачастую запрос к системе невозможно четко сформулировать, нельзя однозначно указать критерии, на которых базируется поиск информации. Для того чтобы избежать ограничения доступа пользователей к полному объему информации, содержащейся в используемых реестрах и каталогах, целесообразно представлять запрос к системе в качественном виде. В работе представлена программная реализация подхода к систематизации разнородной информации. Приведено ее описание в семантическом и параметрическом видах с целью обеспечения формирования максимально точно отвечающего пользовательскому запросу ранжированного списка возможных вариантов решений поставленной задачи. Приводится обоснование целесообразности использования основных принципов теории нечетких систем при выборе решений в реестрах и каталогах. Представлен алгоритм построения многошагового процесса принятия решений поставленной задачи при фиксированном количестве шагов. Продемонстрирован результат применения программной реализации многошаговой системы поиска альтернатив в информационном каталоге.