2013 год, №4

Содержание выпуска
ОТЕЧЕСТВЕННЫЕ СУПЕРКОМПЬЮТЕРНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ЭКЗАФЛОПСНОГО КЛАССА – НЕОБХОДИМОЕ УСЛОВИЕ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ КОНКУРЕНТОСПОСОБНОСТИ РОССИИ В XXI ВЕКЕ
Бетелин В.Б.
Стр. 4 — 9
Владение технологиями предсказательного суперкомпьютерного моделирования при разработке высокотехнологичной продукции в настоящее время является необходимым условием конкурентоспособности страны на высокотехнологичных мировых рынках. Эти технологии относятся к категории стратегических и недоступны на коммерческой основе. Именно данное обстоятельство определило опасное технологическое отставание России от мировых лидеров в авиационной, автомобильной, космической, энергомашиностроительной отраслях. Позиция нашей страны на мировом энергетическом рынке сегодня вполне значима. И именно эта позиция – основа ее экономической, военной и политической безопасности. Поэтому Россия должна выстроить такую стратегию технологического развития, чтобы удержать в третьем тысячелетии долю мирового энергетического рынка, достаточную для своего устойчивого социально-экономического развития. А это невозможно без создания отечественных технологий комплексного предсказательного суперкомпьютерного моделирования процесса извлечения и переработки углеводородов. Использование новейших технологий суперкомпьютерного моделирования в высокотехнологичном промышленном производстве и добыче углеводородов требует применения суперкомпьютеров производительностью порядка 1018 оп./с (экзафлопс) и, как следствие, разработки отечественных технологий создания таких суперкомпьютеров, новых физико-математических моделей, численных методов, расчетных схем и методик, а также новых технологий создания прикладных программных систем.
ОБ ОДНОМ ПОДХОДЕ К ОЦЕНКЕ КАЧЕСТВА ОБРАБОТКИ ВИДЕОГРАФИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ
Кольцов П.П.
Стр. 10 — 17
В статье изложена разработанная в НИИСИ РАН идеология построения универсальной оценки качества работы компьютерных программ, реализующих тот или иной метод решения некоторой задачи обработки видеографической информации. Такая оценка позволяет сравнивать на сопоставимой основе эффективность работы программ с целью выбора среди них наиболее адекватных условиям применения. Разработчикам практических систем обработки видеографической информации изложенный подход позволит уже на стадии проектирования системы сделать обоснованный выбор программной реализации для решения стоящей перед ними задачи. Рассмотрены примеры применения изложенного подхода для сравнительной оценки ряда широко используемых программных реализаций решения задач выделения границ, реставрации, уточнения контуров, сегментации, текстурного анализа, а также исследование их устойчивости относительно аффинных преобразований. Внешние условия моделировались зашумлением и размытием стандартизованного набора эталонных изображений. В роли универсальной оценки качества в примерах были рассмотрены статистические и размытые меры, метрики Евклида и Хаусдорфа. Эти примеры позволили выявить особенности поведения программных реализаций и получить области их предпочтительного применения.
О ВОЗМОЖНОСТИ РЕАЛИЗАЦИИ МОБИЛЬНОЙ СЕТИ СПУТНИКОВОЙ СВЯЗИ СТАНДАРТА DVB-RCS С ПРОСТРАНСТВЕННО-ЧАСТОТНО-ВРЕМЕННЫМ РАЗДЕЛЕНИЕМ РЕСУРСА В Х-ДИАПАЗОНЕ
Генов А.А., Осипов В.В., Савилкин С.Б.
Стр. 23 — 28
Спутниковые сети носимых земных станций в настоящее время реализуются через космические аппараты на геостационарной орбите, как правило, в режиме прямой ретрансляции с частотным разделением каналов (FDMA). Переход к стандарту DVB-RCS с пространственно-частотно-временным разделением каналов (MSF-TDMA) предполагает реализацию на борту космического аппарата многолучевых приемно-передающих антенн (гибридных многолучевых антенн или активных фазированных антенных решеток) и мультисервисных бортовых цифровых платформ стандарта DVB-RCS, обеспечивающих многоканальную демодуляцию сигналов земных станций. Использование стандарта DVB-RCS с MSF-TDMA позволяет существенно расширить функциональные характеристики сетей мобильной связи через космические аппараты на геостационарной орбите. Для перехода к более высоким скоростям передачи информации, принятым в сетях спутниковой связи стандарта DVB-RCS, необходимо более чем на порядок увеличить энергетический потенциал спутниковых радиолиний космического аппарата «Стационар», что может быть обеспечено только путем создания на борту космического аппарата «Стационар» многолучевых приемно-передающих антенн. Модернизация «Стационар» путем введения его в состав мультисервисных бортовых цифровых платформ и многолучевых антенн позволит реализовывать в Х-диапазоне на базе земных станций типа «Белозер» сети мобильной спутниковой связи стандарта DVB-RCS (MSF-TDMA), в которых будет обеспечиваться возможность организации высокоскоростной прямой связи абонентских земных станций друг с другом.
ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ ЗАТРАТЫ, БЫСТРОДЕЙСТВИЕ И ПРОБЛЕМА ТЕПЛООТВОДА В МИКРОПРОЦЕССОРАХ
Бобков С.Г., Мадера А.Г.
Стр. 29 — 35
В статье проанализированы физические принципы энергетических затрат в современных микропроцессорах, часть потребляемой энергии которых расходуется на совершение необходимых операций, а другая, значительная ее часть, необратимо диссипируется в виде тепла. Переход существенной доли потребляемой электроэнергии в тепловую приводит к нагреванию микропроцессоров, обусловливая как уменьшение надежности и изменение статических и динамических электрических параметров микропроцессоров, так и выход их эксплуатационных характеристик за пределы допусков, приводя к отказам, неправильному срабатыванию и пр. В силу противоречивого характера требований, предъявляемых к росту быстродействия микропроцессоров при одновременном снижении энергетических затрат, вопросу взаимосвязи между электрическими параметрами микропроцессоров и протекающими в них тепловыми процессами уделяется особое внимание. Приводятся оценки перспектив различных физических принципов отвода тепла от микропроцессоров при различных мощностях их тепловыделения. Полученные зависимости показывают, что оценки значений мощностей потребления микропроцессоров с точки зрения принципиальных возможностей различных способов охлаждения по снижению температуры еще весьма далеки от своих предельных физических ограничений.
ПРОГРАММНАЯ КОНВЕЙЕРИЗАЦИЯ ЦИКЛОВ ДЛЯ УСКОРИТЕЛЯ ПЛАВАЮЩЕЙ АРИФМЕТИКИ В СОСТАВЕ ПРОЦЕССОРА КОМДИВ128-РИО
Вьюкова Н.И., Галатенко В.А., Самборский С.В.
Стр. 35 — 43
Представлен метод программной конвейеризации циклов для специализированного ускорителя в составе процессора Комдив128-РИО архитектуры MIPS. Программирование ускорителя производится только на языке ассемблера, поскольку создание компиляторов с языков высокого уровня для него невозможно из-за ряда архитектурных особенностей. Ручная разработка эффективных вычислительных циклов для ускорителя является сложной задачей, так как программист должен учитывать множество факторов, таких как отсутствие аппаратных задержек по неготовности данных, сложная структура регистрового файла, отсутствие ветвлений и ограниченный аппаратный стек. Целью работы является разработка автоматических средств программной конвейеризации циклов для специализированного ускорителя. Это позволяет программисту писать достаточно простые внутренние циклы, которые правильно реализуют вычисления, но могут быть неоптимальными. Затем исходный цикл трансформируется в конвейеризованный, на нем достигается максимальная или близкая к максимальной эффективность выполнения заданных программистом вычислений. Использование точного подхода, основанного на применении методов целочисленного линейного программирования, позволяет обеспечить оптимальную производительность кода. Основное внимание в статье уделено особенностям формулировки задачи целочисленного линейного программирования, связанным со спецификой архитектуры ускорителя. Рассмотрены вопросы точного подсчета числа требуемых регистров, а также проблема понижения кратности развертки конвейеризованных циклов.
НОРМАТИВНАЯ БАЗА ПОСТРОЕНИЯ АЭРОКОСМИЧЕСКИХ ТРЕНАЖЕРНО-ОБУЧАЮЩИХ СИСТЕМ
Мамросенко К.А.
Стр. 43 — 49
Международной организацией гражданской авиации (ICAO) разработан набор критериев для оценки и квалификации тренажеров Doc 9625. Назначение этого руководства – предоставить ведомствам гражданской авиации государств методы квалификационной оценки пилотажного тренажера путем первоначальной и последующих периодических оценок тренажера. Документ Flight Simulator Design and Performance Data Requirements, выпущенный International Air Transport Association в 2009 г., связан с Doc 9625 и определяет требования к набору исходных данных (Data package) для проектирования тренажера. В дополнение к стандартам в том же году выпущено техническое руководство по квалификационной оценке Flight Simulator Evaluation Handbook, в котором описаны последовательности проведения тестов, необходимых для корректной сертификации. В России тоже разрабатывались подобные документы. После построения тренажера перед разработчиками встает задача проверки соответствия тренажера реальному устройству. Как правило, до 80 % времени разработки проекта затрачивается на проведение тестов математической модели объекта. Воспроизвести на тренажере все действия оператора, выполняемые на реальной системе, довольно сложно. Выходом из подобной ситуации может быть автоматическая подача входных сигналов на тренажер, взятых из записей работы реальной системы. Необходимо учитывать, что после присвоения тренажеру сертификата определенного уровня по стандартам FAA или JAA внесение изменений в элементы конструкций, программное обеспечение и т.д., в том числе обновление компонентов тренажера, может привести к изменениям характеристик всей системы, а сам тренажер может оказаться не соответствующим присвоенному ранее уровню. К сожалению, необходимый перечень требований и соответствующих нормативных документов к тренажерно-обучающим системам в данной области труднодоступен.
РАЗРАБОТКА ВЫСОКОНАДЕЖНЫХ МНОГОПРОЦЕССОРНЫХ МОДУЛЕЙ НА БАЗЕ ВЫСОКОСКОРОСТНЫХ КАНАЛОВ RapidIO
Бобков С.Г., Еремин А.А., Кондратьева Н.В., Сердин О.В.
Стр. 49 — 55
Рассматриваются общие подходы к созданию сбоеустойчивых к внешнему воздействию радиационных факторов и к экстремальным тепловым режимам эксплуатации высокопроизводительных модулей на базе современных систем на кристалле с технологическими нормами изготовления 180 и менее нанометров и их реализация в многопроцессорном модуле ЦП-РИО-64, созданном на базе микросхемы 1890ВМ6Я. В разработанном модуле используется новый аппаратно-программный способ достоверного исполнения программ и реализована распределенная система управления восстановлением. Модуль ЦП-РИО-64 относится к вычислительной технике и может быть использован для построения цифровых вычислительных комплексов, выполняющих в реальном масштабе времени прием по высокоскоростным каналам потоков данных RapidIO, первичную обработку сигналов (пространственно-временной спектральный анализ, формирование частотных диапазонов, фильтрацию, пороговое обнаружение), вторичную, третичную и общекомплексную обработку информации, включая решение задач отображения, консервации, документирования и управления на рабочих местах операторов, а также обмен данными с другими приборами и системами.
ПОДГОТОВКА ДЕТАЛИЗИРОВАННОЙ ТЕКСТУРЫ ПОВЕРХНОСТИ ДЛЯ ВЫСОКОРЕАЛИСТИЧНОЙ ВИЗУАЛИЗАЦИИ ЗЕМЛИ
Мальцев А.В.
Стр. 55 — 60
Одним из основных критериев обеспечения высокой реалистичности изображений при визуализации модели Земли в имитационно-тренажерных комплексах подготовки космонавтов является использование в процессе рендеринга детализированной текстуры земной поверхности. В данной статье предлагаются технология подготовки такой текстуры из исходного набора тайлов (фотоизображений небольших участков земной поверхности) одинакового размера для ее дальнейшего применения в приложениях, созданных для визуализации моделей Земли и использующих системы распределенных вычислений, а также технология сверхбольших текстур. В рамках проблемы рассматривается решение ее наиболее существенных задач. Поскольку, как правило, исходные тайлы заданы в проекции Меркатора, в работе предлагается и подробно разбирается алгоритм преобразования текстуры с проекцией Меркатора в удобную для последующего использования текстуру с эквидистантной цилиндрической проекцией. Также рассматривается способ для бесшовного добавления в подготавливаемую текстуру водных поверхностей в случае их отсутствия в исходном наборе тайлов, заключающийся в использовании специальной текстурной маски в градациях серого цвета. Метод создания такой маски предложен и описан в одном из разделов данной статьи. Кроме того, в работе рассматривается созданный на основе предлагаемых технологий, методов и алгоритмов программный комплекс. Комплекс состоит из трех приложений, работающих под управлением операционной системы Microsoft Windows, и одного сценария для программы Adobe Photoshop, которые в совокупности позволяют пользователю за несколько шагов подготовить требуемую текстуру земной поверхности.
ПРОБЛЕМЫ СХЕМОТЕХНИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ НАНОТРАНЗИСТОРОВ СО СТРУКТУРОЙ «КРЕМНИЙ НА ИЗОЛЯТОРЕ»
Масальский Н.В.
Стр. 60 — 67
Обсуждаются особенности физического моделирования, ориентированного на задачи схемотехнического проектирования. Особое внимание уделено принципам построения физических моделей «кремний на изоляторе» нанотранзистора для схемотехнических целей применительно к программе схемотехнического моделирования SPICE. Описана процедура адаптации новых оригинальных моделей транзистора к схемотехническим средствам HSPICE, осуществляемая посредством открытого интерфейса данной программы. Рассматривается методика оптимизации топологических и электрофизических параметров двухзатворных нанотранзисторов с использованием технологии «кремний на изоляторе» с тонкой нелегированной рабочей областью, без перекрытия областей затвора и стока/истока с учетом физических ограничений и технологических требований. На основании результатов численного моделирования обсуждаются критерии выбора ключевых топологических параметров транзисторов для реализации требований в соответствии с программой «International technology roadmap for semiconductor 2012 edition» для перспективных приложений с низким уровнем потребляемой мощности. Совокупный анализ вольт-амперной характеристики транзисторов и таких характеристик логических вентилей, как временная задержка переключения, активная и статическая мощность, показывает, что прототипы рассматриваемых устройств применимы для реализации проектов высокопроизводительных СБИС.
ЛОКАЛЬНО ОПРЕДЕЛЕННЫЕ ДИСЦИПЛИНЫ ПЛАНИРОВАНИЯ
Грюнталь А.И.
Стр. 67 — 73
В статье рассматриваются системы, а также функции и дисциплины планирования. Система представляет собой конечное множество заданий, каждое из которых характеризуется моментом старта, требуемой ресурсной длительностью и максимальным временем исполнения. Функция планирования устанавливает соответствие между текущим моментом времени и исполняемым в этот момент заданием. Особую роль при изучении дисциплин планирования играют критические точки, то есть моменты времени старта заданий. Вводится понятие дисциплины планирования как правила, определяющего для каждой системы S функцию планирования D(S). Далее вводятся и изучаются унаследованные дисциплины планирования, которые задают функцию планирования только на основании состояния системы в критических точках. Формулируется теорема, устанавливающая тождественность алгоритмического и аксиоматического определений унаследованной дисциплины планирования. Дисциплина планирования является локально определенной, если функция D(S) зависит от состояния системы в произвольный момент времени, когда осуществляется планирование. В статье формулируется следующая структурная теорема, характеризующая локально определенные дисциплины планирования: дисциплина планирования является локально определенной тогда и только тогда, когда она является унаследованной по отношению к локально определенной синхронной дисциплине планирования.
COGNITIVE MEASUREMENTS: THE FUTURE OF INTELLIGENT SYSTEMS
Tarassov V.B., Svyatkina M.N.
Стр. 74 — 82
This paper considers next generation intelligent systems based on measurements and knowledge discovery from sensor data. A comparison between measurement and expert estimation is made. Some sources and types of measurement uncertainty are elicited. Non-classical measurement concepts such as distributed measurements, intelligent measurements, soft measurements are discussed. Some fundamentals of granular measurements theory are formulated. A new concept of cognitive measurements as a hierarchical information granulation process based on the principle of «Measurement-Pragmatic Estimation» unity is proposed. A two-leveled architecture of cognitive measurements is considered. A logical-algebraic approach to data interpretation and analysis on the top level of cognitive measurements is developed. To implement cognitive measurements the notion of cognitive sensors equipped with granular pragmatics is introduced by taking multi-valued and fuzzy logics together with Peirce’s pragmatic maxima. Granular interpretations of multi-sensor data fusion are proposed. Both crisp and fuzzy logical pragmatics for individual sensors and their dyads are constructed using product lattices and bilattices.
МЕТОДИКА МОНИТОРИНГА ГОСУДАРСТВЕННОГО ПРОЕКТА ПО КРИТЕРИЯМ ЭФФЕКТИВНОСТИ
Куликов Г.Г., Навалихина Н.Д., Габбасов Р.К., Тымченко А.А.
Стр. 82 — 88
Рассмотрены вопросы оценки эффективности реализации государственного проекта по организации межведомственного электронного взаимодействия органов государственной власти и местного самоуправления в рамках предоставления государственных и муниципальных услуг населению Российской Федерации в процессе формирования «Электронного Правительства». Особенностью данной статьи является приведение оценки эффективности подобно- го крупномасштабного проекта с различных точек зрения, включая реальные и синтезированные. Авторы предполагают, что, несмотря на явную комплексность и нетривиальность подобного проекта, эффективность будет достигнута в случае корректного воздействия на определенные критерии эффективности и принятия определенных управленческих решений.
ПОСТРОЕНИЕ OLAP-КУБОВ С ПОМОЩЬЮ СТАНДАРТНЫХ СРЕДСТВ РАЗРАБОТКИ WEB-ПРИЛОЖЕНИЙ
Чибисов В.Н., Суслов И.А., Маркилов И.А.
Стр. 88 — 96
Описывается построение системы, работающей с многомерными аналитическими пространствами для обработки информации (OLAP-кубов данных), с помощью свободно распространяемых бесплатных инструментальных и программных средств для разработки web-приложений. Рассматриваются вопросы построения структуры БД, разработки системы кодирования и основанного на ней языка обращения к многомерному пространству, а также построения и проектирования транслятора, преобразующего выражения, написанные на языке обращений к многомерному пространству, в язык запросов к БД (язык запросов SQL). Использование описанного в данной статье подхода позволяет осуществлять разработку и построение OLAP-кубов данных на стандартных средствах разработки web-приложений без привлечения дорогостоящих специализированных программных средств для работы с многомерными аналитическими пространствами (OLAP-кубами данных).
ВЕРИФИКАЦИЯ МУЛЬТИАГЕНТНЫХ СИСТЕМ С ПОМОЩЬЮ ЦЕПЕЙ МАРКОВА: ОЦЕНКА ВЕРОЯТНОСТИ НАХОЖДЕНИЯ АГЕНТАМИ ОПТИМАЛЬНОГО РЕШЕНИЯ
Зайцев И.Д.
Стр. 96 — 100
Предлагаются общее описание алгоритма работы определенного семейства мультиагентных систем и некоторые следующие из этого описания оценки свойств систем. В последнее время мультиагентный подход к построению сложных вычислительных систем обретает все большую популярность. Однако связанная с ним теория все еще не- достаточно развита. Остаются неясными или недостаточно обоснованными вопросы о том, какого вида системы лучше применять в тех или иных случаях и в чем их преимущество перед другими методами. Отчасти это связано с тем, что в разных областях исследования под мультиагентной системой могут подразумеваться разные понятия. В данной работе выделяется и формализуется отдельное семейство мультиагентных систем, для полученной формализации проводится аналогия с марковскими цепями. Далее с помощью известных свойств марковских цепей исследуются свойства выделенного семейства систем. Для систем, построенных с помощью функции особого вида, доказывается, что вероятность нахождения агентами того или иного допустимого решения тем больше, чем больше значение функции полезности для этого решения.
МОДЕРНИЗАЦИЯ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОГО КЛАСТЕРА ДЛЯ ПАРАЛЛЕЛЬНОГО ВЫПОЛНЕНИЯ ОПЕРАЦИОННЫХ СИСТЕМ LINUX И MS WINDOWS
Ермаков Д.Г., Берсенев А.Ю.
Стр. 101 — 105
В статье представлено решение задачи модернизации ПО суперкомпьютера с массово-параллельной архитектурой для выполнения на одном аппаратном кластере одновременно двух различных операционных систем (Linux и MS Windows HPC Server), при этом каждая размещена на своем наборе узлов (логическом кластере). Описывается процесс установки ОС MS Windows и средств HPC Pack на узлы кластера с учетом использования двух DHCP-серверов. Частной особенностью решения является отсутствие подключения Infiniband (Application Network) на головном узле под управлением ОС Linux, что и определяет необходимость использования двух DHCP-серверов. Отмечены и проблемы, выявленные при установке Windows HPC Server и пакета русскоязычного интерфейса. Рассмотрены следующие подходы к организации выбора ОС при ее загрузке на узлы кластера: выбор загружаемой системы оператором, чередование, создание общего загрузочного раздела и выбор запускаемой ОС путем записи в файл на этом диске, загрузка по сети с выбором загружаемой ОС DHCP-сервером. Обосновывается выбор способа с загрузкой по сети с выбором загружаемой ОС DHCP-сервером. Описываются некоторые особенности реализации данного способа. Перечислены скрипты, требуемые для управления переключением узлов, и их функции. Отмечается, что основные скрипты выполняются на стороне головного узла Linux. Для обращения к этим скриптам со стороны головного узла Windows применено расширение средств PowerShell на основе набора командлетов SSH from PowerShell, использующих библиотеку SSH.NET. Решение обеспечивает оперативное переключение узлов между логическими кластерами Linux и Windows.
АЛГОРИТМ ПРОВЕДЕНИЯ ПРЕДПРОЕКТНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ И МОДЕЛИРОВАНИЯ ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ
Бутенко Д.В., Ананьев А.С., Бутенко Л.Н.
Стр. 105 — 108
Предпроектное исследование является стратегическим этапом процесса проектирования объекта, по результатам которого принимается решение об уровне конкурентоспособности, перспективах развития, постановке задачи на проект, трудоемкости и целесообразности создания системы вообще. Существующие методы предпроектных исследований имеют высокую степень обобщения и практически никак не формализованы. Недостаток этих методов в том, что они рассматривают только конкретные единичные прототипы и направлены на поиск решения текущих проблем и устранение единичных недостатков конкретного прототипа. Таким образом, сделан вывод о необходимости создания новой когнитивной технологии предпроектных исследований с целью получения наиболее полной информации для этой стадии. В статье описан алгоритм проведения предпроектных исследований и моделирования информационных систем. Реализация данного алгоритма требуется для решения актуальной научной задачи повышения результативности предпроектной работы по созданию информационных и технических систем. Определен перечень базовых процедур, необходимых для проведения предпроектной работы на стадии концептуального проектирования информационных систем. Предлагаемая методика позволит повысить результативность процесса моделирования и предпроектной работы при создании информационных систем за счет реализации системного подхода к их анализу и синтезу.
РАЗРАБОТКА ПРОГРАММНОЙ СРЕДЫ ПОДДЕРЖКИ АНАЛИЗА ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ СТРУКТУРЫ СИСТЕМ В АСПЕКТЕ СВОЙСТВА ЦЕЛОСТНОСТИ
БутенкоД.В. , Бугрий Р.С.
Стр. 108 — 113
Одним из основополагающих и важных свойств систем является целостность, раскрытие функциональной структуры которой позволяет понять, насколько устойчива система. Структура должна быть представлена в виде бинарных оппозиций, отражающих противоположные структурные отношения между концептами функциональных элементов и подсистем. Ключевым моментом в построении бинарных оппозиций является использование инвариантных пар операций, предложенных Р. Коллером в своем авторском методе конструирования. На основании теоретических исследований разработана программная система анализа технических систем с позиции свойства целостности, которая состоит из трех модулей: конструктивно-функционального анализа, построения диаграммы Исикавы для детального рассмотрения контрарно-функциональных пар системы, построения отчета экспертной оценки системы с позиции свойства целостности.
ОСНОВНОЙ ПОДХОД В РЕШЕНИИ ЗАДАЧИ СОЗДАНИЯ ЧЕЛОВЕКО-МАШИННОГО ИНТЕРФЕЙСА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ДУАЛЬНОГО ПРИНЦИПА
Минитаева А.М.
Стр. 113 — 116
Дается описание проблемы эксплуатации эргатических систем управления как одного из компонентов взаимодействия оператора, объекта, окружающей среды и систем управления в информационно-вычислительных системах. Важнейшим компонентом является решение задачи по созданию сложного человеко-машинного интерфейса с использованием дуального принципа, в максимальной степени учитывающего человеческий фактор – психологические, физиологические и анатомические аспекты человеко-машинного взаимодействия с учетом всего комплекса решаемых функциональных задач. Для человеко-машинного интерфейса и управления на вычислительной машине особую актуальность приобретает направление исследования цифровых вычислительных систем с искусственным интеллектом, основной побуждающей причиной создания которых является безопасность работы при его высокой интенсивности в современных условиях. Развитие данного направления предполагает кардинальные изменения функциональной структуры процессов управления, создание необходимой теоретической базы для постановки и решения конкретных научно-технических задач. В связи с этим одна из важнейших проблем разработки высокоэффективных эргатических систем управления заключается в оптимальном распределении функций между ЧО и техническими средствами с учетом психофизиологических возможностей человека. Такого рода работы основаны на возможностях реализации, предоставляемых уже имеющимися устройствами автоматизации и средствами вычислительной техники. Новизна и перспективность реализации предлагаемых подходов определяются возможностью получения результатов для разработки и создания, где ключевым звеном профилактики могут выступать психофизиологические факторы. Cоздание сложной системы с использованием дуального принципа 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.
ОБ ИСПОЛЬЗОВАНИИ АППАРАТА ТЕОРИИ ПРИНЯТИЯ РЕШЕНИЙ В ЗАДАЧАХ ОЦЕНИВАНИЯ СОГЛАСНО МОДЕЛИ CMMI®
Кожомбердиева Г.И., Гарина М.И., Бураков Д.П.
Стр. 117 — 124
Статья посвящена методологическим подходам к оцениванию зрелости технологических процессов разработки программного обеспечения согласно модели CMMI® , разработанной в США в Институте программной инженерии университета Карнеги–Меллона (SEI). Предлагаются и обсуждаются методики оценивания качества объективных свидетельств и степени осуществления практик, обеспечивающих реализацию целей процессных областей CMMI®.Формирование подобных оценок необходимо для получения вывода о достигнутом уровне зрелости процессов организации-разработчика. В условиях неопределенности и/или неполноты исходной информации о выполнении практик CMMI® с целью повышения степени доверия к принимаемым экспертами-оценщиками решениям целесообразно использовать инструментарий, применяемый для принятия решений в слабо формализованных предметных областях. В работе рассматриваются два подхода к формированию оценок: методы нечеткой логики и методы многокритериальной классификации (использующей как классы с нечеткими границами, так и решающие правила) с учетом возможности их комбинирования в зависимости от полноты информации, имеющейся у команды экспертов-оценщиков.
ВЫБОР КРИТЕРИЕВ ПРИНЯТИЯ РЕШЕНИЙ В ОРГАНИЗАЦИОННО-ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ИНФОРМАЦИОННЫХ СИТУАЦИЙ
Завгородний В.Н.
Стр. 125 — 127
Рассматривается класс конкурирующих организационно-технических систем, функционирование которых основано на широком использовании технических средств и осуществляется в условиях взаимодействия с окружающей средой. Среда, с которой взаимодействует объект управления в процессе реализации поставленных задач, интерпретирована в статье как «противник» и «природа». Неопределенность в знании органом управления (лицом, принимающим решение) факторов, условий и законов взаимодействия объекта (субъекта) управления со средой обобщена как множество информационных ситуаций. Разбиение информационных ситуаций на классы осуществляется по степени неопределенности информации, которой располагает орган управления в момент принятия решения. В статье предложен подход к выбору математических критериев для оценки эффективности конкурирующих организационно-технических систем при решении свойственных им задач на основе классификации информационных ситуаций. Такой подход может быть полезен при разработке систем поддержки принятия решений.
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЛОГИКИ ПРЕДИКАТОВ ПЕРВОГО ПОРЯДКА В СИСТЕМАХ ПОДДЕРЖКИ ИСТИННОСТИ НА ОСНОВЕ ПРЕДПОЛОЖЕНИЙ
Вагин В.Н., Зарецкий Д.С.
Стр. 127 — 133
Статья посвящена использованию логики предикатов первого порядка в системе поддержки истинности, основанной на предположениях (ATMS) и выполняющей роль системы поддержки логического вывода. В краткой форме даны формальное описании ATMS, основные принципы работы ее классического алгоритма, рассмотрены недостатки классического алгоритма, опирающегося на принципы логики высказываний. В работе рассмотрены три различных подхода (на основе фундаментальных примеров, общезначимых предикатов и объединений множества предположений, являющихся фундаментальными примерами предиката) к расширению области применения ATMS на область логики предикатов первого порядка. Рассматриваемые подходы проиллюстрированы краткими примерами,показывающими их сильные и слабые стороны. Представлены необходимые доработки классического алгоритма для использования новых возможностей. В статье исследована и возможность различного применения рассмотренных подходов в зависимости от требований конкретной задачи. Подведены итоги исследования и подчеркнуты плюсы и минусы использования в системах поддержки истинности как элементов логики высказываний, так и элементов логики предикатов первого порядка.
КОООПЕРАТИВНЫЙ БИОНИЧЕСКИЙ АЛГОРИТМ БЕЗУСЛОВНОЙ ОПТИМИЗАЦИИ
Ахмедова Ш.А., Семенкин Е.С.
Стр. 133 — 136
Эвристические бионические стохастические алгоритмы оптимизации многоэкстремальных функций вещественных переменных, называемые стайными или роевыми, основанные на имитации коллективного поведения различных животных, продемонстрировали свою эффективность на всевозможных тестовых задачах и активно используются при решении практических задач. Основной проблемой применения этих алгоритмов является необходимость довольно точной настройки их многочисленных параметров, от которых существенно зависит эффективность оптимизации. Кроме того, заранее не ясно, какой именно алгоритм более всего подходит для решения конкретной задачи. В данной статье авторы предлагают подход, позволяющий значительно облегчить принятие решения при выборе алгоритма под задачу. Метод основан на коллективной работе бионических алгоритмов, в ходе которой они кон- курируют за общий ресурс и в то же время сотрудничают, передавая друг другу полезную информацию. В работе описывается предлагаемый метод кооперации, приводятся результаты оценки работоспособности метода на представительном множестве тестовых задач, а также результаты применения для настройки весовых коэффициентов нейронных сетей, решающих практические задачи классификации.
ОБЛАЧНЫЙ СЕРВИС «ПАРАЛЛЕЛЬНЫЙ MATLAB»
Созыкин А.В., Гольдштейн М.Л., Грибова В.В., Москаленко Ф.М.
Стр. 137 — 141
Предложен подход к организации работы параллельных вычислений в пакете Matlab в качестве облачного сервиса. Отличительной особенностью сервиса является то, что в его рамках предоставляется не только параллельная вычислительная система с Matlab, но и рабочее место пользователя с графическим интерфейсом Matlab. Обеспечиваются возможность запуска вычислительных задач на суперкомпьютере из графического интерфейса Matlab и последующая обработка результатов расчета также в графическом интерфейсе. Предложена архитектура сервиса «Параллельный Matlab». Разработанная архитектура реализована в суперкомпьютерном центре Института математики и механики УрО РАН на основе вычислительной облачной платформы УрО РАН и суперкомпьютера «УРАН». В качестве рабочего места пользователя применяются виртуальные машины облачной платформы УрО РАН, на которые установлен Matlab с графическим интерфейсом и Parallel Computing Toolbox. На суперкомпьютере «УРАН» работает Matlab Distributed Computing Server. Интеграция виртуального рабочего места пользователя с суперкомпьютером выполнена на основе менеджера ресурсов SLURM. Облачный сервис «Параллельный Matlab» предоставляет пользователям интегрированное решение для проведения параллельных вычислений в популярном пакете без необходимости самостоятельной установки и настройки параллельной версии Matlab. Для работы с сервисом на компьютере пользователя необходим только web-браузер. Установку и сопровождение параллельной версии пакета Matlab выполняют квалифицированные администраторы облачной платформы.
МЕТОД АВТОМАТИЗИРОВАННОГО СИНТЕЗА ВИРТУАЛЬНЫХ ОРГАНИЗАЦИОННЫХ СТРУКТУР ДЛЯ ЗАДАЧ УПРАВЛЕНИЯ РЕГИОНАЛЬНОЙ БЕЗОПАСНОСТЬЮ
Маслобоев А.В.
Стр. 141 — 149
Предложен метод синтеза проблемно-ориентированных виртуальных организационных структур для задач управления региональной безопасностью в кризисных ситуациях. Автоматизированный синтез основан на анализе отношений и атрибутов объектов разработанной формальной концептуальной модели мультиагентной информационно-аналитической среды поддержки управления региональной безопасностью. Метод поддерживает использование слабоструктурированных неполных разнородных исходных данных об анализируемых кризисных ситуациях, рассматриваемых на треке развития региона, и ориентирован на агентную реализацию. Метод обеспечивает динамическое формирование проблемно-ориентированных коалиций когнитивных агентов и виртуальных сетей ресурсов на основе формализованных описаний решаемых задач управления безопасностью в рамках мультиагентной виртуальной среды для информационной поддержки процессов принятия решений и координации деятельности субъектов безопасности.
КЛАСТЕР ВЫСОКОЙ ДОСТУПНОСТИ ПРОГРАММНОГО КОМПЛЕКСА АВТОМАТИЗАЦИИ ПРОЦЕДУРЫ СБОРА ДАННЫХ
Артемов И.Ю.
Стр. 149 — 153
Описывается архитектура кластера высокой доступности программной системы автоматизации процедуры сбора данных. Приводятся причины, в силу которых требуется повышение отказоустойчивости системы. Основное внимание уделено описанию компонентов, расположенных на серверной стороне и работающих в режиме отказоустойчивого кластера. Кроме того, приводятся способы распределения запросов между различными узлами отказоустойчивого кластера, позволяющие отказаться от использования центрального узла кластера. Предлагаемый метод заключается в том, что за перераспределение запросов между узлами отвечает клиентское программное обеспечение, которое осуществляет выбор доступного узла путем выполнения специальной процедуры, описанной в статье. В данном исследовании рассмотрены механизмы распределения пакетов между узлами внутри отказоустойчивого кластера, позволяющие проводить асинхронную репликацию данных даже в том случае, если один из узлов некоторое время был недоступен.
ЗАЩИТА ИНФОРМАЦИИ В САМООРГАНИЗУЮЩЕЙСЯ ИНФОРМАЦИОННОЙ СИСТЕМЕ БЕЗ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ СПЕЦИАЛЬНЫХ СРЕДСТВ
Дрождин В.В., Зинченко Р.Е.
Стр. 153 — 157
Рассматривается обеспечение безопасного доступа в самоорганизующейся информационной системе. Проанализировано текущее состояние информационной безопасности и защиты данных. Для повышения уровня безопасности самоорганизующейся информационной системы предложено использование трех компонентов: взаимодействие информационной системы с системой иерархически связанных пользователей, взаимодействие пользователей с системой через области видимости, регулярная аутентификация пользователей по их поведению. Взаимодействие информационной системы с системой иерархически связанных пользователей, объединенных в сетевую структуру, с одной стороны, упрощает создание системы и обеспечивает контроль и управление деятельностью подчиненных пользователей вышестоящими пользователями, а с другой – предоставляет возможность системе обратиться за помощью к вышестоящим пользователям в случае возникновения сложной или неопределенной ситуации с конкретным пользователем. Использование механизма областей видимости для всех пользователей системы позволяет легко формировать пользовательские представления о предметной области и делегировать полномочия вышестоящих пользователей подчиненным пользователям, а самоорганизующаяся информационная система будет обеспечивать корректное функционирование и эффективную обработку данных, соответствующие концептуальной модели предметной области. Реализация регулярной аутентификации пользователей в самоорганизующейся информационной системе по их поведению позволит более точно идентифицировать каждого пользователя системы и более корректно предоставлять конфиденциальные полномочия. Таким образом, предложенный подход естественным образом сочетает программные (автоматические) и организационные средства защиты информационной системы.
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЕ УПРАВЛЕНИЕ РОБОТОМ-МАНИПУЛЯТОРОМ НА ОСНОВЕ МЯГКИХ ВЫЧИСЛЕНИЙ
Николаева А.В., Ульянов С.В.
Стр. 157 — 162
Рассматривается проблема проектирования интеллектуальных систем управления с применением технологий мягких вычислений на примере робота-манипулятора с тремя степенями свободы. Приводится общая методология проектирования робастных баз знаний с использованием специального интеллектуального инструментария – оптимизатора баз знаний на мягких вычислениях. Предложены варианты организации координационного управления: создание единой базы знаний, содержащей информацию о трех звеньях робота-манипулятора, а также метод разделения (декомпозиции) управления – создание независимых баз знаний для индивидуального управления звеньями. Эффективность спроектированных интеллектуальных систем управления с применением технологий мягких вычислений рассматривается в сравнении с системой управления с постоянными параметрами регулирующего звена, определенными с помощью генетического алгоритма. Для оценки работы систем управления введена система критериев качества, учитывающая методы оценки переходных процессов теории автоматического управления, адаптированная для рассматриваемого объекта управления – робота-манипулятора с тремя степенями свободы. Оценка работы систем управления производится по результатам моделирования в среде MatLab/Simulink и по результатам серии экспериментов на физическом макете объекта управления.
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНАЯ СИСТЕМА ПОДДЕРЖКИ ПРИНЯТИЯ РЕШЕНИЙ ПО УПРАВЛЕНИЮ СЛОЖНЫМИ ОБЪЕКТАМИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ДИНАМИЧЕСКИХ НЕЧЕТКИХ КОГНИТИВНЫХ КАРТ
Палюх Б.В., Дли М.И., Какатунова Т.В., Багузова О.В
Стр. 162 — 167
Обоснована необходимость использования алгоритмов когнитивного моделирования для определения согласованности стратегий социально-экономического и инновационного развития региона. Показана возможность реализации методов когнитивного моделирования, предполагающих применение многоуровневой динамической нечеткой когнитивной модели управления региональными инновационными процессами, в виде компьютерной программы. В процессе стратегического управления инновационной деятельностью в регионе выделены его основные функциональные блоки, что позволило сформулировать ключевые функциональные возможности предлагаемой интеллектуальной системы поддержки принятия решений по управлению сложными объектами. На основе результатов проведенного структурно-функционального моделирования бизнес-процессов стратегического управления инновационной деятельностью в регионах разработана адаптивная интеллектуальная информационно-аналитическая система, обеспечивающая поддержку принятия управленческих решений в области развития инновационной деятельности в регионе. Предложена архитектура адаптивной интеллектуальной информационно-аналитической системы поддержки принятия решений по управлению инновационной деятельностью в регионе. Настоящая адаптивная интеллектуальная информационно-аналитическая система поддержки принятия решений по управлению инновационной деятельностью в регионе включает четыре блока: формирования стратегии регионального управления инновационной деятельностью, моделирования, оценки эффективности инвестиционных решений в области поддержки инновационной деятельности, контроллинга инновационной деятельности.
РАЗРАБОТКА АДАПТИВНЫХ МОДЕЛЕЙ ПОВЕДЕНИЯ АГЕНТОВ МУЛЬТИАГЕНТНОЙ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННЫМИ ПРЕДПРИЯТИЯМИ
Гимаров В.В., Гимаров В.А., Дли М.И., Иванова И.В.,
Стр. 167 — 173
Исследование и анализ рынка как открытой социально-экономической системы, объединяющей большое количество взаимодействующих элементов, требует обработки огромных массивов статистических данных и информационной поддержки прогнозирования маркетинговых ситуаций с целью выбора стратегий и принятия решений по их реализации на основе формализованных знаний. В то же время известные на сегодняшний день методы, основанные на использовании аналитических выражений и теории игр, описывают состояние элементов статистически, без учета динамики их поведения и взаимовлияния. Динамика поведения системы в условиях неопределенности, риска, нечеткой или неполной информации в большинстве случаев непредсказуема. В связи с этим для принятия эффективных управленческих решений целесообразно использовать агентно-ориентированный подход к описанию и моделированию взаимодействия элементов системы, которые изменяют свойства и поведение в зависимости от состояния окружающей среды. Одной из основополагающих проблем в построении мультиагентных систем является организация взаимодействия агентов. При наличии ограничений на использование процедурных подходов более предпочтительными для организации взаимодействия агентов являются декларативные языки. В статье предложена онтологическая модель предметной области взаимодействия агентов, определяющая совокупность коммуникативных актов, а также разработана модель акта «запрос» в нотации цветной сети Петри. Адаптивность поведения агентов системы достигается за счет классификации показателей внешней и внутренней среды с использованием аппарата нейронных сетей и выбора соответствующей стратегии поведения.
РЕШЕНИЕ ЗАДАЧИ ОПТИМАЛЬНОЙ МАРШРУТИЗАЦИИ ПО КРИТЕРИЮ ЗАГРУЖЕННОСТИ СЕТИ
Дмитриев Г.А., Марголис Б.И., Музанна М.М.
Стр. 173 — 176
Рассмотрена потоковая модель информационной сети с альтернативной маршрутизацией сообщений для произвольного количества коммутационных узлов и каналов связи. Сформулированы критерии оптимизации по времени задержки сообщений и максимальной загруженности сети, ограничения на пропускные способности каналов и условия сохранения потоков в сети. Рассмотрен пример сети, состоящей из пяти узлов и семи каналов связи. Показано, что задача оптимальной маршрутизации относится к классу задач нелинейной оптимизации функции нескольких переменных с ограничениями типа неравенств и равенств. Сформулированы ограничения типа неравенств для пропускных способностей каналов и типа равенств для условия сохранения потоков в узлах сети с учетом их разбиения на узел-вход, узел-выход и промежуточные узлы. На основе стандартной функции fmincon в среде MatLab разработана программа, позволяющая по топологической структуре сети, входному потоку и пропускным способностям каналов найти оптимальное распределение потоков в сети, состоящей из произвольного количества узлов и каналов связи. Приведены результаты расчета оптимального разделения потоков по критериям загруженности и задержки для рассмотренного примера. Проведен анализ изменения критерия максимальной загруженности при различных интенсивностях входного потока. Показано, что определение оптимального распределения нагрузки каналов при разделении каждого канала на произвольное количество линий связи может быть выполнено с помощью аналитических оптимизационных методов. Приведены результаты расчета оптимального разделения потоков на две линии связи по критерию загруженности для рассмотренного примера.
ПРИМЕНЕНИЕ МЯГКИХ ВЫЧИСЛЕНИЙ ДЛЯ АНАЛИЗА СТРУКТУРЫ БАЗЫ ЗНАНИЙ ИНФОРМАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ
Гордеев Р.Н., Бурилин А.В.
Стр. 176 — 182
Рассматривается возможность применения генетических алгоритмов и нейронных сетей для предварительного анализа и оптимизации структуры БЗ информационной системы. Описан пример построения структуры нейронной сети. После выполнения процедуры анализа генерируются описание структуры взаимосвязей объектов анализируемой системы и ее кластерное представление, то есть на выходе получается перечень классифицированных объектов по заданному перечню признаков. Результаты исследования могут быть использованы государственными и частными организациями, вовлеченными в процесс управления научно-техническим комплексом, например, в сферах патентования, управления программами и проектами, хранением и обработкой наукометрической информации.
ПРОГРАММНАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ СИСТЕМЫ АВТОМАТИЧЕСКОЙ ИДЕНТИФИКАЦИИ СЛЯБОВ
Провоторов А.В., Орлов А.А.
Стр. 182 — 186
В работе описана структура программно-аппаратного комплекса для отслеживания движения заготовок между складом и основным производственным оборудованием цеха в рамках автоматического контроля продукции металлопрокатного комплекса. Отличительной особенностью этой системы является алгоритм автоматической идентификации маркировки слябов (крупногабаритных металлических блоков), который позволяет с большой точностью идентифицировать перемещаемый объект, тем самым освобождая работника крана от рутинной работы определения номера или кода сляба. Одним из логических блоков алгоритма является поэтапное автоматическое обнаружение маркера на изделии. В результате выполнения этапов обнаружения маркировки производится настройка положения поворотного устройства и трансфокатора видеокамеры для получения приближенного изображения высокого качества груза с маркировкой, его последующего анализа, поиска и распознавания маркировки. Приведены экспериментальные результаты, подтверждающие оперативность и достоверность методики.
ТЕХНОЛОГИИ МЯГКИХ ВЫЧИСЛЕНИЙ В ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОМ УПРАВЛЕНИИ
Решетников А.Г., Керимов Т.А , Ульянов С.В., Бархатова И.А.
Стр. 186 — 192
Рассматриваются методы и возможности проектирования баз знаний на основе моделей интеллектуальной системы управления в автономном и дистанционно управляемом режимах (по кабелю и Wi-Fi) на примере физического динамически неустойчивого объекта типа «каретка – перевернутый маятник» (типовой Benchmark). Особенностью работы является разработка методологии интеллектуального управления с математической моделью слабоструктурированного объекта управления и без нее. Обучающий сигнал проектируется как с помощью математической модели в режиме off line, так и в режиме on line непосредственно с физического объекта управления с применением программного инструментария «оптимизатор баз знаний». Приводится сравнение систем управления на основе ПИД-регулятора и нечетких регуляторов в трех режимах. Показана возможность эффективной дистанционной настройки нечеткого регулятора без математической модели объекта управления.
РОБАСТНОЕ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЕ УПРАВЛЕНИЕ НА ОСНОВЕ ТЕХНОЛОГИИ КВАНТОВЫХ ВЫЧИСЛЕНИЙ
Решетников А.Г., Керимов Т.А., Ульянов С.В
Стр. 192 — 199
Рассматривается технология проектирования робастных интеллектуальных систем управления на основе квантового нечеткого вывода в двух вариантах: с использованием дистанционного подключения к объекту управления без математической модели объекта управления и с использованием верифицированной математической модели. Применение разработанной методологии проектирования основано на самоорганизации знаний и приводит к повышению уровня робастности интеллектуальных систем управления в непредвиденных ситуациях управления. В качестве информационных источников для проектирования нечетких регуляторов используются два варианта: в первом случае применяется математическая неточная (с недоопределенными параметрами) модель объекта управления, второй вариант основан на процессе измерения сигнала обучения с реального объекта управления, из которого формируется база знаний. Проводится сравнение результатов моделирования и физического эксперимента ПИД-регулятора, нечетких регуляторов и квантовых нечетких регуляторов с различными типами корреляции. Показана эффективность применения квантового нечеткого вывода в системной инженерии проектирования систем управления для повышения робастности интеллектуального управления в непредвиденных (нештатных) ситуациях управления.
НЕЧЕТКИЙ ФИЛЬТР КАЛМАНА В СТРУКТУРЕ АЛГОРИТМА РЕШЕНИЯ ОБРАТНЫХ ЗАДАЧ ДЛЯ ЭКОНОМИЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВ
Павлов Д.А.
Стр. 199 — 203
Предложен метод решения обратных задач на основе применения нечеткого фильтра Калмана, учитывающего специфику объектов экономики, такую как невозможность построить физическую модель процесса или явления. В основе алгоритма лежат переход от описания системы в форме интегрального уравнения Фредгольма I рода к форме дискретного фильтра Калмана, а также применение методов нечеткой логики для задания элементов уравнений фильтра. Рассматриваемый метод решения обратных задач опирается на данные о выходном процессе объекта, которые обычно являются результатом измерений каких-либо параметров. Наличие шума измерений приводит к дополнительному снижению точности решения, поэтому целесообразно применение такого алгоритмического средства, как фильтрация, способствующего уменьшению этого влияния. В случае экономического объекта шум измерений может трактоваться как, например, погрешности получаемых статистических данных, неточность аналитических и экспертных моделей, применяемых при трактовке результатов его функционирования. Для снижения субъективизма, вносимого в базу знаний экспертами, предлагается применение методов нечеткого кластерного анализа и адаптивных нейро-нечетких систем, позволяющих автоматически синтезировать структуру базы знаний. Средой разработки программного обеспечения выбран MatLAB, имеющий библиотеку для создания адаптивных нейро-нечетких систем (ANFIS-редактор).
АРХИТЕКТУРА ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СИСТЕМЫ ИНФОРМАЦИОННОЙ ПОДДЕРЖКИ ИННОВАЦИЙ В НАУКЕ И ОБРАЗОВАНИИ
Иванов В.К., Палюх Б.В., Сотников А.Н.
Стр. 203 — 208
Поиск инновационных решений с использованием различных источников данных – важная составляющая многих направлений деловой активности. Одним из основных трендов развития методологии и решений для поиска инноваций является автоматизированная семантическая обработка больших массивов научно-технической информации, позволяющая осуществлять поиск прорывных технологий и других инновационных идей. Очевидно, что нужны эффективные методы создания и наполнения электронных коллекций новейших идей и технологий, содержащих не просто их описания, а специальным образом отобранные, классифицированные и ассоциированные данные. Разработка новых методов поиска готовых решений в базе данных центра обработки данных (data centre) – суть проекта системы информационной поддержки инноваций в науке и образовании. В настоящей статье описываются один из подходов к поиску информации об инновациях и область его применения. Приведена общая архитектура системы с указанием пилотных компонентов. Описана архитектура соответствующего программного обеспечения, включая его функциональность и поведение системы в течение конкретного сеанса работы. Представлена объектная модель для работы с документами, под которыми понимаются любые текстовые объекты, имеющие отношение к предмету обработки: запросы, результаты поиска, текстовые документы. Даются сведения о текущем состоянии реализуемого проекта.
ИССЛЕДОВАНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ САМОКОНФИГУРИРУЕМОГО ГЕНЕТИЧЕСКОГО АЛГОРИТМА ВЫБОРА ЭФФЕКТИВНОГО ВАРИАНТА СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ КОСМИЧЕСКИМИ АППАРАТАМИ
Семенкин Е.С., Семенкина М.Е., Попов Е.А.
Стр. 208 — 213
данной статье описано моделирование работы системы управления космическим аппаратом с помощью цепей Маркова. Описаны модели технологического и командно-программного контуров для абсолютно надежного наземного комплекса управления, а также способ расчета показателей эффективности (коэффициент готовности космического аппарата и др.) выбранного варианта аппаратно-программного комплекса для систем управления космическим аппаратом. Выполнено обобщение моделей на случай ненадежного наземного комплекса управления, состоящего из подсистем. Проблема выбора эффективного варианта для системы управления космическим аппаратом формулируется как многомерная задача оптимизации с алгоритмически заданными функциями. Предлагается использовать самоконфигурируемый генетический алгоритм, который не требует настройки параметров алгоритма для получения решений высокого качества, что позволит применять данный алгоритм конечным пользователям, инженерам-проектировщикам космических аппаратов, не имеющим специальных знаний в области эволюционной оптимизации, для выбора эффективных вариантов аппаратно-программного комплекса для систем управления космическим аппаратом. Продемонстрирована высокая эффективность самоконфигурируемого генетического алгоритма при решении задач выбора оптимального варианта системы управления космическими аппаратами, заключающаяся в высокой надежности предлагаемого алгоритма при просмотре малой части поискового пространства, что существенно ускоряет нахождение решения.
ПРОГРАММНЫЙ КОМПЛЕКС ДЛЯ ОБРАБОТКИ ДАННЫХ ИОНОСФЕРНЫХ ИЗМЕРЕНИЙ
Скрипачев В.О.
Стр. 213 — 216
Предложен программный комплекс определения параметров ионосферы средствами радиозондирования, способствующий получению информации о параметрах среды с целью дальнейшей диагностики возмущений как естественного, так и искусственного характера, и уточнению известных ионосферных моделей. Разработанный программный комплекс предназначен для восстановления профилей электронной концентрации в ионосфере по сигналам навигационных космических аппаратов ГЛОНАСС/GPS. Для разработки комплекса используется объектно-ориентированное программирование. Это позволяет уменьшить время разработки новых классов, наследуя их от уже имеющихся в используемых программных библиотеках. Объектно-ориентированный подход был реализован при разработке программного кода, отвечающего за расчет полного электронного содержания по характеристикам сигналов навигационного космического аппарата. Взаимодействие между блоками комплекса также выполняется на основе объектных структур данных. Перспективы дальнейших исследований связаны с наращиванием возможностей представленного программного комплекса за счет использования программных продуктов обработки данных ионосферного зондирования, полученных с помощью методов вертикального зондирования ионосферы и некогерентного рассеяния.
ПРИМЕНЕНИЕ INTERACTIVE DATA LANGUAGE ДЛЯ ОБРАБОТКИ ДАННЫХ РАДИОМЕТРИЧЕСКИХ ИЗМЕРЕНИЙ
Скрипачев В.О., Полушковский Ю.А., Стрельцов А.М.
Стр. 216 — 219
При проведении исследований в системе «атмосфера – подстилающая поверхность» используется большой объем данных, которые необходимо быстро обработать. Для детальной оперативной обработки данных радиометрических измерений целесообразно использовать приложения, написанные на языке программирования Interactive Data Language. В Interactive Data Language достаточно простой синтаксис, нет необходимости в составлении циклов и оптимизации времени выполнения функций для работы с массивами. В работе рассмотрены особенности языка, описания классов и объектов языка. Сделан краткий обзор возможностей визуализации научных данных средствами Interactive Data Language, в том числе картографические возможности. Рассмотрены возможности Interactive Data Language для построения графического интерфейса пользователя. Эти возможности были реализованы при создании приложения обработки данных спутниковых СВЧ-радиометров для определения метеорологических параметров. Рассмотрены формат данных HDF и архитектура разработанного приложения обработки данных.
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНО-ЭКСПЕРТНЫЙ МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОПТИМАЛЬНОГО МАРШРУТА ТРАНСПОРТИРОВКИ ПРОДУКЦИИ
Дли М.И., Гимаров В.В., Глушко С.И., Иванова И.В.
Стр. 220 — 223
Одна из задач сокращения транспортных расходов современного предприятия состоит в выборе оптимального по совокупности различных технико-экономических показателей маршрута доставки продукции. Поиск рациональной трассы перемещения грузов является фундаментом для построения эффективной логистической системы предприятий, определяющей своевременность выпуска продукции, длительность производственного процесса, себестоимость выпускаемой продукции. Чаще всего оптимальность маршрута определяется по критериям стоимости и времени транспортировки. Совместное применение данных критериев приводит к необходимости использования двухкритериального оптимизационного алгоритма, а принадлежность задачи к классу NP определяет целесообразность применения эвристических методов (метод имитации отжига, генетические и муравьиные алгоритмы, метод поиска с запретами и другие). Муравьиные алгоритмы основаны на моделировании поведения отдельных муравьев, действующих по простейшим правилам, в то время как общая система (колония) обладает интеллектом. Использование муравьиных колоний для двухкритериальной оптимизации маршрута транспортировки продукции предполагает необходимость использования двух различных колоний для каждого критерия и третьей, обобщающей, колонии для выбора трассы по двум критериям одновременно. Для учета неопределенности при решении этих задач целесообразно использовать нечеткие множества для неопределенных значений параметров математических моделей, а также методы нечетко-логического вывода с использованием экспертных оценок. Особенность предложенных муравьиных алгоритмов заключается в представлении информации о стоимости транспортировки на участке и весовых коэффициентов, определяющих степень жадности алгоритмов, в виде нечетких чисел с последующим применением операций нечеткологической свертки. Разработанные алгоритмы позволят повысить эффективность и надежность логистической системы предприятия.
ТЕХНОЛОГИЯ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ ЭКСПЕРТИЗЫ ТЕХНИЧЕСКОГО УРОВНЯ ВЕРТОЛЕТНЫХ ОЧКОВ НОЧНОГО ВИДЕНИЯ
Есев А.А., Ткачук А.В.
Стр. 223 — 229
Описано методическое обеспечение автоматизированной экспертизы технического уровня вертолетных очков ночного видения, позволяющее получать количественную оценку их любого технического свойства, обеспечивать сопоставление технического уровня различных моделей очков ночного видения и оценивать их готовность к испытаниям в составе вертолета. Расчет оценки технического уровня основан на квалиметрическом подходе: коэффициенты качества простых, сложных и комплексных свойств определяются расчетным путем, а коэффициенты весомости свойств и индивидуальные коэффициенты качества простых (качественных) технических свойств – экспертным. Оценка коэффициента технического уровня рекурсивно вычисляется по дереву технических свойств. Полученные решения обеспечивают обоснование предложений по улучшению технических свойств (характеристик) очков ночного видения, которые требуют улучшения (в первую очередь простые свойства с низким коэффициентом качества), и разрабатывают мероприятия (компоновочные, конструктивные и т.д.) по улучшению этих свойств. За счет реализации обоснованных мероприятий по совершенствованию вертолетных очков ночного видения обеспечено снижение числа авиационных происшествий и инцидентов, а также предпосылок к ним при полетах боевых вертолетов в темное время суток с применением экипажами очков ночного видения.
МЕТОДОЛОГИЯ ПОСТРОЕНИЯ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ КОНСОЛИДИРОВАННОЙ ОТЧЕТНОСТИ
Чибисов В.Н., Гаврилов В.Н.
Стр. 229 — 237
Рассматриваются построение и проектирование системы консолидированной отчетности. Определены основные операции и функции, необходимые для выполнения консолидации данных, а также описаны способы организации данных, загрузки данных из сторонних источников, средства построения хранилища данных. Описаны проблемы загрузки данных из внешних источников и пути их решения, решения по обеспечению скорости обработки выполнения запросов, целостности и непротиворечивости данных, по фильтрации и обработке загружаемых в систему данных. Рассмотрены понятия агрегации и внутригрупповых операций, их назначение и особенности реализации. Описаны средства представления результатов обработки данных и решения по их реализации. Даны рекомендации к организации работы по построению системы консолидированной отчетности.
АВТОМАТИЗИРОВАННОЕ ФОРМИРОВАНИЕ ПЕРСОНАЛЬНЫХ ДОЛЖНОСТНЫХ ИНСТРУКЦИЙ СОТРУДНИКОВ ПРОЕКТНЫХ ОРГАНИЗАЦИЙ
Соснин П.И., Святов К.В., Перцев А.А.
Стр. 237 — 242
Рассмотрены процессы коллективной разработки сложных автоматизированных систем, компетенции проектной организации и ее членов. Особое место занимает конструктивное управление организационными ресурсами и опытом проектной организации, поскольку результативность работы любой проектной организации в существенной мере зависит от профессионального опыта и компетенции ее специалистов. Основной формой группирования компетенций являются роли, с каждой из которых связывают не только группу компетенций, но и инструментально-технологическое обеспечение. Для закрепления ответственности конкретных членов проектной организации необходимо персонифицировать должностные инструкции и закреплять их в договорных обязательствах. Для формализации системы персонифицированных должностных инструкций членов проектной организации используется онтологический подход. Основная часть статьи посвящена инструментальным средствам автоматизированного формирования персонифицированных должностных инструкций сотрудников проектной организации, разрабатывающей семейства автоматизированных систем. Реализация ориентирована на процессы проектирования, для информационного обслуживания которых используется база опыта.
УПРАВЛЕНИЕ ПРОЕКТОМ ПО СОЗДАНИЮ ПРОГРАММНОЙ СИСТЕМЫ ЭЛЕКТРОННОГО ДОКУМЕНТООБОРОТА
Кузнецов В.Н., Мутовкина Н.Ю., Чудов С.А.
Стр. 242 — 248
Рассмотрен метод системного анализа принятия решений по созданию системы электронного документооборота. Данный метод, основанный на принципе согласованного управления и законах согласованного планирования, включает эвристические процедуры и нечеткую логику. Разработаны неформальные процедуры управления проектом системы электронного документооборота. Осуществлены формализация и постановка задачи принятия решений в расплывчатых условиях с расплывчатой коалицией. Расплывчатость (нечеткость) является одним из основных источников неточности в процессах согласованной оптимизации. При принятии решений люди в основном применяют расплывчатые понятия и выполняют расплывчатые инструкции. Кроме того, во многих случаях они имеют разные мнения относительно конкретной проблемы и способов ее устранения. Следовательно, зачастую решение принимается в условиях конфликта. Для смягчения конфликтных ситуаций при разработке программных средств, в частности системы электронного документооборота, предлагается применение хорошо известных методов согласованного управления и планирования, входящих в состав метода системного анализа. Именно различием в целях, мнениях и интересах обусловлена необходимость формирования новых принципов построения информационно-управляющих систем поддержки принятия решений.
МОДЕЛЬ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ КАЧЕСТВОМ В МНОГОНОМЕНКЛАТУРНОМ МАШИНОСТРОИТЕЛЬНОМ ПРОИЗВОДСТВЕ
Бурдо Г.Б., Семенов Н.А., Сорокин А.Ю.
Стр. 248 — 252
Показана актуальность создания автоматизированной системы управления качеством продукции на машиностроительных и приборостроительных многономенклатурных производствах. Обоснована необходимость управления качеством продукции на всех этапах жизненного цикла изделия. Подчеркнуто, что принципы функционирования системы управления качеством продукции определяются стандартами серии ИСО 9000. Приведена типовая схема этапов и стадий жизненного цикла изделия для машиностроительной продукции. Для выявления механизма обмена информацией и принятия решений в автоматизированной системе управления качеством продукции на многономенклатурном машиностроительном предприятии была разработана ее теоретико-множественная модель. Система управления качеством, функционирующая на предприятии, рассмотрена с точки зрения управления как сложная система, представляемая подсистемами трехуровневой иерархии. Первый уровень автоматизированной системы – управляющая подсистема, принимающая заключение о качестве продукции и общих мероприятиях по ее обеспечению. Подсистемы второго и третьего уровней определяют и управляют качеством продукции на этапах и стадиях жизненного цикла изделия. Рассмотрены структуры входных и выходных данных каждой подсистемой-оператором. Показано, что часть входных параметров определяется требованиями к качеству продукции. Оценке подлежит информация, разрабатываемая на каждом этапе и стадии жизненного цикла изделия. Учитывая специфику многономенклатурного машиностроения и условий проведения конструкторской, технологической подготовки и организации производства, анализируются лишь наиболее значимые с позиций качества информационные потоки. Указывается, что разработанная модель явилась основой для разработки алгоритмов и программных средств АСУ качеством продукции в многономенклатурном машиностроении.
МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ УПРУГОПЛАСТИЧЕСКОГО ДЕФОРМИРОВАНИЯ МОДИФИЦИРОВАННЫМ МЕТОДОМ ГРАНИЧНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ
Федотов В.П., Спевак Л.Ф., Нефедова О.А.
Стр. 253 — 256
В работе представлен программный комплекс, моделирующий двухмерные процессы упругопластического деформирования в элементах конструкций. В основе модели лежит решение статической задачи упругопластического деформирования. Алгоритм построен на базе модифицированного метода граничных элементов. Решение рассматриваемой нелинейной краевой задачи производится итерационно. На каждой итерации решается неоднородная линейная краевая задача теории упругости. Неоднородность определяется неупругими составляющими деформации и соответствующими напряжениями, вычисленными на предыдущей итерации. Применяемый алгоритм решения линейных задач имеет высокую эффективность благодаря точному вычислению интегралов в методе граничных элементов по полученным авторами аналитическим формулам. В алгоритм заложено распараллеливание вычислений на каждой стадии решения. Предложенный подход обеспечивает высокую скорость и точность вычислений. Разработанный на основе алгоритма программный комплекс позволяет проводить расчет напряженно-деформированного состояния при упругопластической деформации в двухмерных областях любой геометрии, находящихся под статической нагрузкой. Комплекс реализован на суперкомпьютере «Уран» ИММ УрО РАН. Кроме расчетного модуля, он включает в себя графический редактор, предназначенный для построения расчетных областей и ввода параметров и граничных условий задачи. Границы области задаются прямолинейными и круговыми участками, разбиваемыми на граничные элементы. Зона внутренней области, в которой нужно рассчитать напряжения и перемещения, произвольно задается границей, состоящей из прямолинейных и круговых участков. Частота расчетной сетки также задается произвольно, пересчет не требует нового решения задачи. В качестве примера рассмотрена задача упругопластического деформирования прямоугольной пластины с круговым отверстием. Результаты расчетов показаны на графике.
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ УДАЛЕННОГО ДОСТУПА ПАКЕТА MATLAB ДЛЯ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ ТАКСОНОМИИ ДЕТАЛЕЙ
Шестаков А.М.
Стр. 257 — 259
Показана эффективность проведения таксономии деталей, обрабатываемых на металлорежущих станках, в удаленном режиме через сеть Интернет. С этой целью разработано веб-приложение средствами пакета Matlab, предназначенного для решения различных математических задач, и инструментального средства Matlab Web Server (MWS). Инструментальное средство Matlab Web Server обеспечивает работу приложений Matlab в сети Интернет, используя технологию в виде HTML-страниц и форм. Технология сети Интернет позволяет сделать приложения, разработанные в пакете Matlab, доступными во Всемирной сети. Как следствие такого подхода – от пользователя не требуются знание системы Matlab и установка на локальном компьютере, он использует сетевой ресурс, на котором выполняются процессы, реализующие возможности пакета Matlab. Технолог сможет использовать информацию, полученную в результате работы веб-приложения, для принятия решения о разработке единого технологического процесса для всех деталей, включенных в один класс. Конечное разделение деталей по классам отображается графически в виде точек в пространстве. Каждая такая точка соответствует одной детали. Точки, объединенные одной цветовой гаммой, а также скоплением точек, образуют общий технологический процесс обработки. Разработанное веб-приложение может быть использовано для разделения деталей на классы технологий удаленно через сеть Интернет, по которым они могут быть в дальнейшем изготовлены на современных машиностроительных предприятиях. Доступ к веб-приложению могут иметь несколько пользователей, работающих одновременно и независимо друг от друга.
КОМПЬЮТЕРНАЯ СИСТЕМА МОДЕЛИРОВАНИЯ ТЕХНОЛОГИИ ВЕРТИКАЛЬНОГО НЕПРЕРЫВНОГО ЛИТЬЯ ЗАГОТОВОК ИЗ ЦВЕТНЫХ МЕТАЛЛОВ
Жиганов Н.К., Фомина Е.Е., Вольнов И.Н.
Стр. 260 — 263
Технологи, проектирующие литейные процессы, сталкиваются с необходимостью использования компьютерных систем, позволяющих изучать физические явления, сопровождающие процесс литья и кристаллизации металла, оптимизировать технологические параметры. Такие системы на подготовительном этапе дают возможность заменить физический эксперимент вычислительным, экономя при этом временные и материальные ресурсы. Данная статья посвящена компьютерной системе, предназначенной для моделирования процесса вертикального непрерывного и дискретно-непрерывного литья заготовок цилиндрической формы из цветных металлов и их сплавов, оптимизации технологических параметров процесса и визуализации процесса роста кристаллов. В настоящей работе содержится обзор разработанных на сегодняшний день литейных пакетов, рассматриваются границы их применения. Приводится схема литейного процесса, моделируемого с использованием компьютерной системы, подробно описываются модули системы. Представлены результаты вычислительных экспериментов, которые были проведены с использованием разработанной системы.
УПРАВЛЕНИЕ ПРОЦЕССАМИ ТЕХНИЧЕСКОГО ОБЛУЖИВАНИЯ АВИАЦИОННОГО ОБОРУДОВАНИЯ НА ОСНОВЕ МЕТОДА ПРОГРАММИРОВАНИЯ В ОГРАНИЧЕНИЯХ
Федотова А.В.
Стр. 263 — 270
Одной из основных задач интегрированной логистической поддержки является снижение эксплуатационных расходов. Наиболее предсказуемая и управляемая составляющая общих расходов на эксплуатацию – техническое обслуживание и ремонт оборудования. Основными параметрами, характеризующими совершенство системы, являются объем и периодичность выполнения работ по техническому облуживанию. В статье рассмотрены и проанализированы поэтапные методы распределения работ для планирования технического обслуживания сложных систем, описаны постановка задачи планирования технического обслуживания оборудования и задачи, решаемые методом удовлетворения ограничений. Приведена классификация ограничений, сформулированы ограничения для решаемой задачи распределения работ по процедурам. Приведены методы удовлетворения ограничений, подходящие для решения задачи планирования периодических процессов обслуживания. Описана онтология предметной области. Выбраны методы и сформулирована методика решения задачи, основанная на комбинации методов перебора и предварительного ограничения пространства поиска. Предложены алгоритмы реализации методов. Приведены результаты тестирования применения методики.
КОНТРОЛЬ ОШИБОЧНЫХ ДЕЙСТВИЙ ОПЕРАТОРА ПРИ ОТРАБОТКЕ НА ТРЕНАЖЕРЕ
Кобзев В.В., Сизов Ю.Н., Скипидарников А.С., Шилов Д.К.
Стр. 271 — 277
Предложен подход к автоматизации контроля ошибок оператора в процессе тренажерной подготовки на основе метода эталона. Под эталоном в данном случае понимается алгоритм, записанный на основе инструкции по управлению. Отклонения обучающегося оператора от эталона и будут его ошибками, минимизация которых является целью обучения. Рассмотрены следующие виды ошибок: пропуск операции, пропуск операции с учетом ее качества, перестановка и добавление операций. Показано определение ошибок в последовательных и ветвящихся структурах. Ветвящиеся структуры описываются с помощью логических операций сравнения, операций функционального контроля и операций контроля работоспособности. В качестве примера ветвящегося алгоритма рассмотрена комплексная операция «Работа–Контроль». Приводится функциональная структура программного обеспечения учебно-тренировочного режима. Подробно рассмотрены вопросы, связанные с формированием эталонного решения учебного задания и сравнением хода тренировки с эталонным решением. Формирование эталонного решения производится редактором эталонных решений, который является встроенной утилитой редактора заданий на тренировку. При наличии в задании на проводимую тренировку эталонного решения предлагается формировать автоматическую оценку выполнения задания путем сравнения фактического хода тренировки с этим решением. Общая оценка выполнения задания определяется оценками отдельных действий, формируется по наихудшей из имеющихся частных оценок с учетом общего лимита времени на выполнение учебного задания.
СПОСОБ ТРЕХМЕРНОЙ ВИЗУАЛИЗАЦИИ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ ПАРАМЕТРОВ ТЕПЛОВЫДЕЛЯЮЩИХ ЭЛЕМЕНТОВ РЕАКТОРОВ ВВЭР-1000
Левщанов В.В., Лавыгин Д.С.
Стр. 277 — 280
Рассматриваются вопросы, касающиеся способов трехмерного отображения эксплуатационных и геометрических характеристик тепловыделяющих элементов и тепловыделяющих сборок реакторов типа ВВЭР-1000, реализованных в авторском программном продукте Fuel Elements Data System. Предложены современные подходы к написанию приложения, обладающего полноценным графическим пользовательским интерфейсом и реализующего функционал клиента системы управления базами данных Firebird, на основе программных открытых библиотек Nokia Qt, QwtPlot и GLC_lib. Таким образом, использование данных средств позволило реализовать ряд новых функциональных возможностей при построении графиков, в числе которых удобное масштабирование графиков распределения величин и автоматическое задание пределов на координатных осях. В качестве основного инструмента при проектировании интерфейса окон визуализатора применялась программная библиотека GLC_lib, что позволило обеспечить широкие функциональные возможности, связанные с отображением сборки тепловыделяющих элементов, включающие в себя возможности управления положением камеры трехмерной сцены, освещением, наложением текстур и цвета, выбор произвольного объекта сцены с помощью курсора. Применение данной программной библиотеки в составе Nokia Qt SDK, включающей в себя программную среду разработки Nokia Qt Creator, позволило снабдить создаваемый программный продукт рядом дополнительных функциональных возможностей. Особое внимание уделено проблемам представления и цветового кодирования извлекаемой из БД информации.
ПРЕДВАРИТЕЛЬНАЯ ОБРАБОТКА ВИДЕОПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТИ ДЛЯ ПУБЛИКАЦИИ В ЭЛЕКТРОННОЙ БИБЛИОТЕКЕ
Дамов М.В., Буряченко В.В., Пахирка А.И., Зотин А.Г.
Стр. 281 — 286
Рассматриваются методы повышения качества встроенных видеопоследовательностей при подготовке электронных книг и других электронных библиотечных мультимедиаресурсов. В качестве этапов обработки видеоматериалов рассмотрены нелинейная коррекция освещенности изображения, детектирование смены сцены с предварительной оценкой движения объектов в сцене, а также с предварительной оценкой качества изображения, стабилизация изображения методами восстановления границ кадра. Нелинейная коррекция освещенности выполняется при помощи модифицированного MSR-алгоритма, позволяющего повысить контрастность деталей изображения в областях высокой яркости. Алгоритм стабилизации видеопоследовательности основан на методе соответствия блоков и позволяет устранить эффекты дрожания камеры. При стабилизации используется интерполяция соседних кадров, что обеспечивает меньшие потери содержимого на границах кадров. Предлагается проводить оценку качества кадров видео-последовательности, которая позволяет детектировать случаи смены сцены, а также высокий уровень помех. Приведено описание методики тестирования и полученных результатов по повышению качества видеопоследовательности.
ФОРМАЛЬНЫЕ МЕТОДЫ УСТАНОВЛЕНИЯ АВТОРСТВА ТЕКСТОВ И ИХ РЕАЛИЗАЦИЯ В ПРОГРАММНЫХ ПРОДУКТАХ
Батура Т.В.
Стр. 286 — 295
В данной статье делается обзор методов установления авторства текстов. В ней также описаны наиболее известные программные системы для определения авторского стиля, ориентированные на русский язык, предпринята попытка произвести их сравнительный анализ, выявить особенности и недостатки рассмотренных подходов. Задачу атрибуции текста чаще всего решают с целью идентификации автора, исходя из того, что автор текста известен. При этом анализ синтаксического, лексико-фразеологического и стилистического уровней текста представляет наибольший интерес и наибольшую сложность. Экспертный анализ авторского стиля является трудоемким процессом, поэтому в работе уделяется внимание именно формальным методам атрибуции. В настоящее время для установления авторства текстов применяются подходы из теории распознавания образов, математической статистики и теории вероятностей, алгоритмы нейронных сетей, кластерного анализа и др. К проблемам, затрудняющим исследования в области атрибуции текстов, относятся выбор лингвостилистических параметров, характеризующих текст и стиль автора, и составление выборки эталонных текстов. Имеющиеся программные продукты не ориентированы на комплексное исследование и сравнение результатов, они применяются для разных задач анализа стилей текстов с использованием различных частотных признаков и различного тестового материала. Необходимо проводить дальнейшие исследования, направленные на поиск новых или совершенствование уже имеющихся методов атрибуции текстов. Не менее важным является осуществление экспериментов, цель которых – поиск характеристик, позволяющих четко разделять стили авторов, в том числе и на малых объемах выборки.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЕСОВ ОЦЕНОЧНЫХ СЛОВ НА ОСНОВЕ ГЕНЕТИЧЕСКОГО АЛГОРИТМА В ЗАДАЧЕ АНАЛИЗА ТОНАЛЬНОСТИ ТЕКСТОВ
Котельников Е.В., Клековкина М.В.
Стр. 296 — 300
Статья посвящена проблеме распознавания тональности текстов с использованием словарного метода. Классификация текстов по тональности находит применение во множестве областей: в маркетинговых исследованиях, рекомендательных системах, поисковых системах, в человеко-машинном интерфейсе, при оценке тональности новостей и др. Словарный метод наряду с машинным обучением является одним из наиболее эффективных подходов к решению задачи анализа тональности. Словарный метод основан на словаре оценочной лексики; каждое слово из такого словаря имеет вес, обозначающий степень значимости слова. От правильности назначения весов существенно зависит качество классификации текстов. В статье предлагается новый способ определения весов оценочных слов, входящих в словарь. Проблема назначения весов рассматривается как задача оптимизации многомерной функции. При этом аргументами функции являются веса оценочных слов, а в качестве значений используются значения какой-либо метрики качества классификации, вычисленные при помощи словарного метода на основе данного набора весов. Метрикой качества в работе является F1-мера. Задача оптимизации решается с использованием генетического алгоритма. Эксперименты проводятся на основе коллекции отзывов о фильмах семинара РОМИП-2011. Результаты демонстрируют преимущество предложенного способа определения весов перед другими способами, а также превосходство словарного метода над методом опорных векторов.
СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО РАСПОЗНАВАНИЯ РЕЧИ НА ТАТАРСКОМ ЯЗЫКЕ
Хусаинов А.Ф., Сулейманов Д.Ш.
Стр. 301 — 304
В настоящей работе описывается система распознавания речи на татарском языке. В рамках системы предложен и реализован подход к построению модуля автоматического транскрибирования текстов, разработанный на основе выделенных правил звуковых изменений в татарском языке. Данные акустические правила были использованы благодаря их формальному представлению, полученному в разработанной программной системе. Кроме того, для реализации алгоритма распознавания речи были созданы два уровня анализа: акустический (уровень фонем) и лингвистический (уровень слов). На первом уровне были разработаны акустические модели 57 выделенных фонем татарского языка, каждая из которых базируется на аппарате скрытых марковских моделей. Для обучения каждой из указанных статистических моделей был образован речевой корпус общей продолжительностью 5 часов. Дополнительно был создан и применен алгоритм автоматической фонемной аннотации данного корпуса. В конечном итоге на базе разработанных программных средств и статистических моделей реализован алгоритм распознавания речи. Был проведен эксперимент по распознаванию слов татарского языка, по результатам которого предлагаемая система распознавания продемонстрировала 92-процентное качество распознавания на записях тестового корпуса
ТИПОЛОГИЗАЦИЯ ЛОКАЛЬНЫХ МАКСИМУМОВ В СПЕКТРАХ ЭЛЕКТРОЭНЦЕФАЛОГРАММ, ПОЛУЧЕННЫХ ПУТЕМ НЕПРЕРЫВНОГО ВЕЙВЛЕТ-ПРЕОБРАЗОВАНИЯ
Туровский Я.А., Кургалин С.Д., Семенов А.Г.
Стр. 304 — 307
Предложен метод получения функционально значимой информации о работе головного мозга, основанный на анализе цепочек локальных максимумов (ЦЛМ) на наборе вейвлетных энергетических спектров (скейлограмм, локальных спектров), получаемых из матрицы квадратов коэффициентов вейвлет-преобразования данных электроэнцефалограммы. Сущность метода состоит в усреднении ЦЛМ в частотном пространстве. В методе используются два способа усреднения: по первой временнóй координате ЦЛМ и по минимизации различий между ЦЛМ. При использовании первого способа все цепочки синхронизируются по первому значению, которое приравнивается к нулевому отсчету во временной шкале; при использовании второго цепочки сдвигаются относительно друг друга для минимизации различий между ними, и только затем выполняется усреднение. Проведенные исследования показали, что для электроэнцефалограммы человека в состоянии покоя существуют пять основных типов поведения ЦЛМ: 1) возрастающий, характеризующийся увеличением частоты максимумов локального спектра в цепочке; 2) убывающий, характеризующийся снижением частоты локальных максимумов во времени; 3) постоянный, при котором для всей ЦЛМ частота существенно не меняется; 4) возрастающе-убывающий, при котором частота локальных максимумов в цепочке сначала растет, а затем снижается; 5) убывающе-возрастающий, противоположный по поведению четвертому типу. Отношение цепочки к определенному типу является индивидуальным свойством человека и зависит от характера активности мозга в данный момент. Сделан вывод, что проведенная типологизация локальных максимумов матриц вейвлет-коэффициентов для электроэнцефалограммы имеет важное значение для исследования процессов ЭЭГ при различных функциональных состояниях человека.
ИНТЕРПРЕТАТОР ОПИСАНИЙ ЭКСПЕРТНЫХ СИСТЕМ ПСИХОФИЗИОЛОГИЧЕСКОЙ ДИАГНОСТИКИ
Ермаков А.Е., Найденова К.А.
Стр. 308 — 313
Описывается разработанный авторами проблемно-ориентированный интерпретатор описаний экспертных систем, являющийся составной частью автоматизированной технологии создания экспертных систем для психологической и физиологической диагностики и обеспечивающий практическое использование этих систем: ведение БД по обследуемым, реализацию диагностических процедур, вывод на экран запросов к пользователю от диагностических средств и информационных сообщений, пошаговую обработку полученных данных, управление ходом обследования, вывод диагностического заключения, отображение на экране монитора и устройстве печати результатов обследования в табличной и графической формах, а также их хранение и просмотр в БД. Интерпретатор описаний позволяет также реализовать диагностико-обучающие системы, предназначенные для подготовки студентов и повышения квалификации молодых специалистов. Функционирование интерпретатора описаний осуществляется на основе предложенных авторами формализованной модели решаемых диагностических задач и комплекса моделей вывода диагностического заключения. В статье описывается автоматизированная технология создания экспертных систем психологической и физиологической диагностики, дается характеристика рассматриваемого класса экспертных систем, описываются вычислительные процедуры и операции, поддерживаемые интерпретатором описаний, а также разновидности используемых правил вывода диагностического заключения. Рассматриваются концепция создания интерпретатора описаний, его основные функциональные возможности и структура на уровне функциональных подсистем, а также особенности программной реализации интерпретатора описаний, разработанного на языке программирования Microsoft Visual Basic 6.0 Service Pack 6 и предназначенного для работы в среде операционной системы Windows XP.