2014 год, №1

Содержание выпуска
МОДЕЛИ КАК ОСНОВНЫЕ АРТЕФАКТЫ АРХИТЕКТУРЫ ИНФОРМАЦИИ
ДРОГОБЫЦКАЯ К.С.
Стр. 5 — 10
Информация и знания уже давно ассоциируются с ключевыми факторами, призванными обеспечить надежное функционирование и органическое развитие любой экономической системы. Такая же роль отводится информационной модели и моделям данных в домене «Архитектура информации», представляющем собой наиболее со-держательную составляющую в ее общем архитектурном описании. В настоящей статье рассматриваются состав, содержание и основы построения информационной модели, моделей данных и других информационных элементов экономической системы в контексте общего архитектурного процесса. Цель автора – помочь читателю получить представление о взаимодействии домена «Архитектура информации» с другими доменами общей архитектуры экономической системы – бизнес-архитектурой, организационной структурой, информационными приложениями, технологической инфраструктурой – и понять его ключевую позицию в этом взаимодействии.
ПРИМЕНЕНИЕ МЕТОДА МУРАВЬИНЫХ КОЛОНИЙ ДЛЯ РЕАЛИЗАЦИИ КРИПТОАНАЛИЗА БЛОЧНЫХ КРИПТОСИСТЕМ
ЧЕРНЫШЕВ Ю.О., СЕРГЕЕВ А.С., ДУБРОВ E.O., РЯЗАНОВ A.H.
Стр. 10 — 19
В работе исследована возможность применения алгоритмов муравьиных колоний для криптоанализа блочных криптосистем, так как переход к блочному шифрованию позволяет в значительной мере повысить стойкость криптоалгоритмов. Отмечены особенности муравьиных алгоритмов по сравнению с классическими генетическими алгоритмами. Показано, как задача поиска секретного ключа может быть сведена к классической задаче о назначениях, решаемой с помощью алгоритма муравьиных колоний. Приведены алгоритм решения задачи криптоанализа, структурная схема криптоанализа второго типа стандарта шифрования DES, а также пример реализации алгоритма криптоанализа. В данном примере на основе блока шифртекста определяются блок исходного текста и секретный ключ на базе матрицы биграмм, а также на допущениях, что каждый бит шифртекста определяется каждым битом исходного текста и каждым битом ключа и что шифртекст и исходный текст содержат символы одного и того же алфавита.
МОДЕЛЬ СИНТЕЗА КОЛЛЕКТИВОВ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫХ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧИ ОБНАРУЖЕНИЯ ИНЦИДЕНТОВ ИНФОРМАЦИОННОЙ БЕЗОПАСНОСТИ
БУХТОЯРОВ В.В., ЖУКОВ В.Г.
Стр. 20 — 25
Разработка эффективных методов обнаружения инцидентов информационной безопасности является актуальной задачей, значимость которой определяется современными тенденциями развития обмена данными в информационных системах и требованиями к их защищенности. Одно из направлений развития этих методов – использование интеллектуальных информационных технологий в качестве базового инструмента решения данной задачи. К подобным интеллектуальным технологиям, в частности, относятся искусственные нейронные сети, доказавшие свою эффективность при решении таких задач анализа данных, как классификация, моделирование и прогнозирование. В последнее время, следуя современным тенденциям развития информационных технологий, большую актуальность приобретают так называемые коллективные подходы, позволяющие обрабатывать информацию параллельно сразу несколькими нейронными сетями для получения более эффективных решений. В данной работе для обнаружения инцидентов информационной безопасности предлагается использовать трехступенчатый эволюционный подход, приводятся результаты его экспериментальных исследований на наборе данных KDDCup’99. Рассмотрен также вариант применения коллективов нейронных сетей в случаях распределенной работы индивидуальных классификаторов – коллективно-распределенный подход. В рамках описываемого подхода предлагается метод определения ситуаций, в которых задача решается индивидуальной нейронной сетью и используется весь пул нейронных сетей. Коллективно-распределенный метод апробирован на задаче обнаружений инцидентов информационной безопасности, проведены исследования влияния перераспределения вычислительной нагрузки на эффективность получаемых решений. Обозначены направления для дальнейшего исследования предлагаемых методов, в том числе в рамках рассматриваемой задачи обнаружения инцидентов информационной безопасности.
МОДЕЛЬ ВЫБОРА МЕРОПРИЯТИЙ ПО ОБЕСПЕЧЕНИЮ ИНФОРМАЦИОННОЙ БЕЗОПАСНОСТИ НА ОСНОВЕ НЕЧЕТКИХ АВТОМАТОВ
БОРИСОВ В.В., ГОНЧАРОВ М.М.
Стр. 25 — 29
Статья посвящена решению актуальной задачи выбора мероприятий по обеспечению безопасности для различных информационных систем. В ней рассматриваются обобщенные нечеткие автоматы и изменение их структуры для решения поставленной задачи. Предлагаются модель выбора мероприятий по обеспечению информационной безопасности на основе нечеткого автомата и методика ее построения. Модель представляет собой разновидность нечеткого автомата, который может находиться сразу в нескольких активных состояниях, что позволяет рассматривать одновременное влияние нескольких мероприятий, а также их взаимодействие между собой и воздействие на системные параметры с течением времени. Предложена поэтапная методика построения нечеткого автомата в соответствии с требованиями к модели. Представлен способ выбора мероприятий на основе предлагаемой модели. Приведен пример применения способа оценки мероприятий на основе описанной модели. Предлагаемая модель и способ выбора мероприятий по обеспечению информационной безопасности позволяют адекватно описывать взаимодействие мероприятий и системных концептов, влияющих на риски, для различных информационных систем в условиях неопределенности и анализировать одновременное воздействие мероприятий различных групп (влияющих на угрозы и уязвимости системы) на результирующий уровень рисков. Кроме того, с помощью дан-ной модели можно оценивать реализацию мероприятий по этапам, а также учитывать их влияние на информационные ре-сурсы с течением времени. Разработанные модель и способ можно использовать при проектировании средств поддержки принятия решений в области информационной безопасности.
АРХИТЕКТУРА СИСТЕМЫ ИНФОРМАЦИОННО-ИМИТАЦИОННОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ПОДДЕРЖКИ ЖИЗНЕННОГО ЦИКЛА ИТ-ИНФРАСТРУКТУРЫ
ГРИШАКОВ В.Г.
Стр. 29 — 35
Предложена архитектура системы информационно-имитационного моделирования, предназначенной для поддержки управления ИТ-инфраструктурой на всем жизненном цикле. За счет распределенного характера организации такая система моделирования может использоваться для поддержки управления в ИТ-подразделениях и выступает в качестве базовой платформы для развертывания на ее основе систем мониторинга, оценивания, принятия решения и реализации управления. Система поддерживает единую гибридную модель ИТ-инфраструктуры, включающую в се-бя следующие частные модели: модель технической составляющей ИТ-инфраструктуры, модель задач и целей администрирования, модель предметной области ИТ. Единую гибридную модель ИТ-инфраструктуры образует системное объединение информационной и имитационной моделей. Оно предполагает использование данных информационной модели для наполнения имитационной, результаты исполнения которой пополняют информационную модель. Система гибридного моделирования включает в свой состав системы имитационного и информационного моделирования. В качестве платформы для создания системы моделирования ИТ-инфраструктуры предложено использовать виртуальную систему гибридного моделирования.
ЧИСЛЕННЫЙ КОД ЧАСТИЦ В ЯЧЕЙКЕ НА ОСНОВЕ ГИБРИДНЫХ CPU-GPU ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ
ПОПОВА Н.Н., НИКИШИН Н.Г.
Стр. 36 — 43
В работе представлено исследование эффективности параллельных программ для расчета эволюции ионов в рамках модели частиц в ячейке. Разработаны параллельные программы для гибридных вычислительных систем, содержащих устройства CPU (Central Processing Units, центральные процессоры) и GPU (Graphic Processing Units, графические ускорители). Программы применяются для прямого моделирования поведения ионов в ловушках масс-спектрометров на основе преобразования Фурье. Показана возможность использования GPU-устройств для ускорения многократного решения краевых задач для уравнения Пуассона на основе быстрого преобразования Фурье, реализованного в библиотеке cuFFT – библиотеке процедур быстрого преобразования Фурье для архитектуры CUDA (Compute Unified Device Architecture). Проведено сравнение реально достигаемой производительности и задействования полосы пропускания памяти при вычислении решения с пиковыми характеристиками GPU для разных установок. Показано, что выбранный алгоритм решения первой краевой задачи для уравнения Пуассона масштабируется в соответствии с асимптотической оценкой сложности. Разработаны программы расчета полей, удерживающих ионы в ловушке в произвольной геометрии электродов для работы на гибридных системах, сочетающих в себе одновременную обработку данных на CPU и GPU. В каждом из параллельных процессов программы расчета поля решение алгебраических уравнений осуществляется на GPU через процедуры LAPACK, реализованные в составе библиотеки CULA. Результаты расчетов на суперкомпьютере «Ломоносов» показали, что эффективность параллельного исполь-зования GPU существенно зависит от выбранной схемы распределения процессов параллельной программы. Ускорители могут эффективно использоваться для определения кулоновского взаимодействия ионов с помощью решения первой краевой задачи для уравнения Пуассона. Параллельные вычисления полей на CPU от каждой поверхности электрода можно проводить совместно с решением алгебраических систем на GPU с достаточной эффективностью.
МОДЕЛИРОВАНИЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ АГЕНТОВ В МНОГОАГЕНТНОЙ СИСТЕМЕ С ПОМОЩЬЮ ЦВЕТНЫХ СЕТЕЙ ПЕТРИ И НЕЧЕТКОЙ ЛОГИКИ
ВЛАДИМИРОВ А.В.
Стр. 44 — 50
Выделены проблемы в сфере функционирования крупных адаптивных информационных систем, а также основные требования, что позволило сформировать структуру адаптивной информационной системы и определить ее основные сегменты. Приведены функции компонентов системы и описан механизм ее работы. Выделена структура агентной составляющей адаптивной информационной системы с рассмотрением функций агентов. С использованием аппарата цветных сетей Петри смоделирован процесс взаимодействия агентов в многоагентной адаптивной информационной системе. Приведены основные множества цветов, выделены основные составляющие модели, исследована работа модели на разных этапах и произведен анализ основных свойств системы. Описаны процесс обработки задач агентами системы, основные состояния агентов, используемые в процессе обработки задач, а также механизмы очередей при работе системы. Приведено описание агентов в виде кортежа. Рассмотрена модель оценки качества построения. На основе полученного общего набора продукционных правил, оптимизированного для повышения устойчивости и адекватности модели, а также определенных нечетких лингвистических переменных построен прототип системы нечеткого вывода. Рассмотрены терм-множества лингвистических переменных, и сделана оценка качества построения на основе входных данных. Проанализировано влияние изменения входных нечетких лингвистических переменных на выходную переменную. Получена и проанализирована трехмерная визуализация модели оценки качества.
ПРИМЕНЕНИЕ ДВОЙНОГО КЭШИРОВАНИЯ И КОМПРЕССИИ ДАННЫХ ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ РАБОТЫ КЛИЕНТ-СЕРВЕРНЫХ ПРИЛОЖЕНИЙ
ЕВСЕЕНКО И.А., МЕЛЬНИКОВ И.И., ДЕМИДЕНКОВ К.А.
Стр. 50 — 56
Многие предприятия используют клиент-серверные приложения для того, чтобы их сотрудники и клиенты могли легко работать с необходимой для них информацией на локальном компьютере. При этом данная работа не должна осложняться задержками передачи данных по сети либо длительностью их обработки центральными серверами предприятия. Ввиду расширения предприятий, создания сервисных центров в различных регионах мира и удаленных рабочих мест стала актуальной проблема обеспечения быстрого доступа клиентов к центральным серверам и ускорения тем самым работы клиент-серверных приложений. Для ее решения предложены метод двойного кэширования (на стороне клиента и на стороне сервера) с периодическим обновлением кэша на клиентской и серверной сторон ах и дополнительные меры по ускорению процесса передачи данных – компрессия и шифрование. На основе этого метода разработан WAN-акселератор, который является независимым и прозрачным для использующего его клиент-серверного приложения программным модулем. Акселератор состоит из двух частей (клиентской, или акселератора-клиента, и серверной, или акселератора-сервера), между которыми устанавливается TCP-соединение. Акселератор-клиент перехватывает HTTP-запросы, идущие от клиента, и, проведя с ними операции кэширования, компрессии и шифрования, пересылает акселератору-серверу, который, в свою очередь, проводит операции их дешифрования, де-компрессии – восстановления – и кэширования и отсылает серверу. Сервер обрабатывает HTTP-запросы, генерирует HTTP-ответы, которые приходят сначала на акселератор-сервер, где они кэшируются, сжимаются и шифруются, а затем отправляются акселератору-клиенту для дешифрования, декомпрессии – восстановления – и кэширования. При перехвате HTTP-запроса, который ранее обрабатывался акселератором, HTTP-ответ на него в лучшем случае может быть возвращен из кэша акселератора-клиента (тогда экономится время на передачу запроса, генерацию и передачу ответа), в худшем – из кэша акселератора-сервера (тогда экономится время на генерацию ответа). Для оценки эффективности разработанного акселератора был проведен ряд экспериментов, суть которых заключалась в имитации работы клиент-серверных приложений целевых предприятий, то есть в отсылке HTTP-запросов и HTTP-ответов, которые перехватывались бы акселератором. Для этого были сгенерированы наборы из нескольких сотен запросов и ответов, схожих по своей структуре с запросами и ответами, передаваемыми в рамках клиент-серверных приложений целевых предприятий. Эксперименты показали, что использование акселератора позволяет снизить среднее время ожидания ответа клиентом на 14–98 % в зависимости от пропускной способности сети и частоты повторяемости идентичных запросов/ответов. Это, в свою очередь, приводит к ускорению процесса работы пользователя и увеличению ее эффективности.
АНАЛИЗ КОЛЛЕКЦИИ ДАННЫХ ПОСРЕДСТВОМ ЛОГИКО-МНОЖЕСТВЕННОГО ГИСТОГРАММНОГО ПРЕДСТАВЛЕНИЯ
ПАПУЛИН С.Ю.
Стр. 57 — 60
Рассматриваются вопросы анализа коллекции данных с использованием логико-множественного гистограммного представления. Этот вид представления данных основан на применении гистограммы и особого математического аппарата, позволяющего реализовать элементные запросы в виде высказываний с множественными и логическими операциями. Результатом анализа является количественный показатель присутствия некоторого элементного состава, определенного в запросе. Кроме того, возможно использование данных-образцов в качестве запроса для определения схожести с анализируемыми данными. В этом случае результатом является количественный показатель схожести. Что касается коллекции, то она определена в виде списка однотипных данных (например, текстовых документов, изображений, видео или др.), которые состоят из элементов универсального множества, а каждому элементу коллекции ставится в соответствие его гистограммное представление. В настоящей работе приводятся два подхода к анализу коллекции данных посредством логико-множественного представления, которые базируются на поэлементном анализе данных. В качестве результата анализа коллекции определены список количественных значений присутствия при элементном запросе и значения схожести при данных-образцах, которые в процессе отображения пользователю в случае необходимости могут быть упорядочены по убыванию или возрастанию.
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫЕ ПРОЦЕДУРЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ В ИНТЕГРИРОВАННЫХ САПР
СЕМЕНОВ Н.А., БУРДО Г.Б., ИСАЕВ А.А.
Стр. 60 — 64
Известно, что эффективность процедур синтеза решений в САПР технологических процессов (ТП) механической обработки во многом определяется иерархической структурой системы, обоснованностью выбора входных и выходных информационных потоков каждого ее элемента (подсистемы), правил преобразования входных данных в выходные и возможностью оперативного реагирования на производственную ситуацию, сложившуюся в механообрабатывающих подразделениях. С этой целью авторами проведены исследования САПР ТП с элементами искусственного интеллекта для многономенклатурного машиностроительного производства, интегрированной с АСУ технологическими процессами, с позиций системного подхода. Для исследования применен теоретико-множественный подход, при этом САПР ТП задавалась множеством элементов, каждому из которых соответствуют своя функция и свои связи, часть из которых зависит от временного параметра. Показаны состав и иерархия подсистем САПР ТП. Особенностью рассматриваемой системы являются наличие подсистем, реализующих функции накопления и обобщения опыта проектирования технологических процессов механической обработки и применения критериев отбора решений на уровнях декомпозиции процесса синтеза решений, и наличие информационных и темпоральных связей с АСУ технологическими процессами. Приведены уровни декомпозиции проектирования технологических процессов, показаны функции САПР ТП, реализуемые на каждом из них. Рассмотренные подход и правила преобразования информации были реализованы при разработке программных средств для автоматизированного проектирования технологических процессов в условиях предприятий единичного и мелкосерийного производства и апробированы на одном из предприятий г. Твери.
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ РАЗВИТИЕМ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ПРЕДПРИЯТИЕМ
ЛОГИНОВ И.В.1
Стр. 64 — 70
В работе рассмотрено применение технологических моделей АСУ предприятием на уровне выделенных информатизированных бизнес-процессов в процессе управления развитием. Обоснованность применения технологических моделей определяется необходимостью автоматизации управления развитием на основе непрерывного оценивания эффективности мероприятий развития (поддержания, модернизации и адаптации АСУ предприятием с учетом изменений условий внешней среды). Выделено четыре уровня технологических моделей, которые отражают качественные оценки состояния и эффективности информатизированных бизнес-процессов. Наличие таких технологических моделей позволяет оценивать мгновенные и интегрированные значения показателей эффективности применения средств автоматизации и информатизации для достижения целей и задач предприятия в рамках всего жизненного цикла. Полученный от применения моделей эффект позволяет повысить эффективность управления за счет своевременного определения неэффективных и малоэффективных проектов автоматизации и своевременной утилизации устаревших бизнес-процессов.
МОДИФИЦИРОВАННАЯ МОДЕЛЬ ОБРАБОТКИ ЗАПРОСОВ В РАСПРЕДЕЛЕННЫХ БАЗАХ ДАННЫХ
ТАРАКАНОВ О.В., ДУНАЕВ В.А.
Стр. 70 — 76
Работа посвящена изысканию способов снятия противоречия между необходимостью поддержания фрагментов распределенной базы данных в актуальном состоянии путем репликации в режиме реального времени и ограниченным ресурсом пропускной способности телекоммуникационной подсистемы, обусловливающей применимость отложенной репликации. Рассматриваются существующие подходы к математическому моделированию информационного обмена в распределенных базах данных при репликации, основанные на аппарате теории конечных автоматов, теории вероятностей и теории массового обслуживания. Подробно описан процесс обслуживания запросов в рамках обработки по локальному и удаленному циклам. Представлено описание различных характеристик фрагментов реплики распределенной базы данных. Предложена модель, отличающаяся применением дифференцированного подхода к обслуживанию фрагментов реплики. Обоснована применимость математического аппарата теории восстановления в рамках альтернирующих процессов и теории массового обслуживания в рамках эгоистических распределительных алгоритмов для построения математической модели обслуживания запросов в распределенной базе данных. Представлена оценка адекватности заявленной модели на примере распределенной базы данных предприятия горнопромышленного комплекса. Описана область применимости полученной модели.
ONTOLOGIES IN THE
PLESNIEWICZ G.S., KARABEKOV B.S.
Стр. 76 — 81
Ontology represents some general knowledge about a given problem domain. A concrete knowledge is ex-pressed by facts which are structured according to the ontology. The set of these facts, the so -called fact base, can be consid-ered as a state or an instance of the ontology. Nowadays there are a lot of formal description to specify ontologies. The mos t elaborated and researched are description logics languages. Based on these logics, OWL (Web Ontology Languages) has been developed. OWL is recognized by W3C. But OWL is not typed language. That is why it does not have a number of ad-vantages that typed languages have. The article describes briefly typed conceptual languages for the developed system “Bin a-ry Model of Knowledge” (BMK). The system is intended for specifying and interpreting ontologies and their fact bases. In particular, there are descriptions of: (1) language LSS for structural specification (to define concepts universes); (2) language LDT for definition of data types язык; (3) language LLS for logical specification (to define concept extensions); (4) language LP of productions (for fact bases transformations). The possibility to apply BMK to the problem of forecasting road traffic jams is shown
ИССЛЕДОВАНИЕ ДИФФЕРЕНЦИРОВАННОГО АДАПТИВНОГО ГЕНЕТИЧЕСКОГО АЛГОРИТМА РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ УСЛОВНОЙ ОПТИМИЗАЦИИ
ЖУКОВ В.Г., ПАРОТЬКИН Н.Ю.
Стр. 82 — 86
Рассмотрены стандартные методы решения задач условной оптимизации на основе искусственного ухудшения значения целевой функции при нарушении заданных ограничений, а именно методов назначения динамических и адаптивных штрафов. Дано описание модификации селекции в дифференцированном адаптивном генетическом алгоритме на базе метода поведенческой памяти для его адаптации к данному классу задач. Приводятся результаты ис-следования эффективности решения задач условной оптимизации дифференцированным адаптивным генетическим алгоритмом в сочетании со стандартными методами учета ограничений на тестовом множестве функций. По результатам исследования делается вывод о том, что наибольшую эффективность показывает комбинация динамического штрафа и модификации алгоритма, выраженной в переходе в подмножество S k только тех решений, которые удовлетворяют заданным критериям. Это также обусловливает низкую эффективность применения метода адаптивных штрафов в сочетании с дифференцированным адаптивным генетическим алгоритмом. По результатам сравнительно-го анализа эффективности делается вывод о том, что дифференцированный адаптивный генетический алгоритм лучше усредненного по эффективности классического генетического алгоритма, но может уступать лучшему при неоптимальных настройках, а также сравним с коэволюционным алгоритмом, что позволяет применять его при решении практических задач оптимизации.
ПРОГРАММНЫЙ КОМПЛЕКС ВОССТАНОВЛЕНИЯ ПРОПУЩЕННЫХ ЗНАЧЕНИЙ В МНОГОМЕРНЫХ ДАННЫХ НА ОСНОВЕ МЕТОДОВ НЕЧЕТКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ
ПЕРЕМИТИН Т.О., ЯЩЕНКО И.Г., ЛУЧКОВА С.В.
Стр. 86 — 92
Описываются возможности нечетких систем для решения задач восстановления пропущенных значений в многомерных массивах данных. Рассмотрены нечеткая система типа синглтон и треугольная функция принадлежности лингвистического терма нечеткой системы. Приведен общий алгоритм метода эволюционной стратегии для идентификации нечеткой системы и рассмотрены два вида данного алгоритма с оценкой преимуществ и недостатков их применения. Описаны принцип параметрической идентификации нечеткой системы на основе метода эволюционной стратегии, а также требования к структуре входных данных. Приведен алгоритм восстановления пропущенных значений с применением нечеткой системы на основе метода эволюционной стратегии. Проведена экспериментальная оценка эффективности применения представленного алгоритма нечеткой системы на основе метода эволюционной стратегии для задачи восстановления пропущенных значений на сформированной тестовой выборке данных о свойствах нефти. Для тестовых данных подобраны оптимальные параметры нечеткой системы и метода эволюционной стратегии. Исследовано влияние основных параметров нечеткой системы и параметров метода эволюционной стратегии на процесс восстановления пропусков в многомерных данных.
ИНТЕРПРЕТАТОР СИГНАЛОВ НА ОСНОВЕ НЕЙРОПОДОБНОЙ ИЕРАРХИЧЕСКОЙ СТРУКТУРЫ
ФИЛАТОВА Н.Н., ХАНЕЕВ Д.М., СИДОРОВ К.В.
Стр. 92 — 97
Рассматривается возможность применения гибридной системы, интегрирующей стратегии нейросетевых моделей и методы обработки нечетких данных для построения классификационных правил и интерпретации акустических сигналов с помощью разработанного интерпретатора. Интерпретатор акустических сигналов основан на идее растущей пирамидальной сети, адаптированной для работы с нечеткими описаниями объектов. Модели классов, со-держащиеся в построенной сети, интерпретируются в нечеткие высказывания, которые служат набором продукци-онных правил для нечеткого логического вывода. Продукционные правила представляются в понятных эксперту вербальных терминах. В статье рассматривается программная реализация интерпретатора, описываются алгоритм построения нейроподобной иерархической структуры и процедура формирования продукционных правил, приводятся результаты апробации программной реализации интерпретатора на реальных записях акустических сигналов, представленных дыхательными шумами и речевыми сигналами.
СИСТЕМА ПОДДЕРЖКИ ПРИНЯТИЯ РЕШЕНИЙ «УНИКУМ»
БУТЕНКО Л.Н., ОЛЕЙНИКОВ Д.П., ОЛЕЙНИКОВ С.П.
Стр. 97 — 106
Большинство задач, решаемых на начальных этапах проектирования, имеют смешанную постановку. Тип входных условий может быть количественным (объективные оценки), качественным (субъективные оценки) и смешанным. В последнем случае при использовании стандартных методов принятия решений приходится делать выбор:осуществлять преобразование качественной информации в количественную либо количественной в качественную. Следствием является снижение точности принятия решений из-за информационных потерь, связанных с преобразованием информации одной природы в другую. Это вызвано отсутствием методов принятия решений, которые максимально использовали бы имеющуюся разнородную информацию. Для устранения проблемы авторами был разработан новый метод принятия решений «УНИКУМ», который позволяет решать задачи смешанной природы. В методе реализованы учет зависимости критериев при помощи иерархической структуры, а также учет частичной рассогласованности суждений эксперта за счет использования метода согласования кластеризованных ранжировок. С целью автоматизации процедур метода «УНИКУМ» разработан программный комплекс «УНИКУМ», представляющий собой среду принятия решений. Программный комплекс состоит из подсистем структурирования, опроса, решения, обоснования решения, учета противоречий и вербализации. В статье приведено решение набора типовых задач из различных предметных областей с целью демонстрации работоспособности созданного программного комплекса.
АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ СИСТЕМА СИНТЕЗА МЕТОДОВ ПРИНЯТИЯ РЕШЕНИЙ «АЛЬФА-СИНТЕЗ»
БУТЕНКО Л.Н., ОЛЕЙНИКОВ Д.П.
Стр. 106 — 111
При решении задач на начальных этапах проектирования анализируется большое количество альтернатив, имеющих количественные и качественные оценки. Существующие методы принятия решений не всегда можно использовать в силу природы оценок альтернатив или ограничений среды принятия решений, поэтому авторами был разработан подход к синтезу методов принятия решений, а для автоматизации операций синтеза разработана автоматизированная система «АЛЬФА-Синтез». Необходимым условием использования данного подхода является наличие формализованного описания методов принятия решений, модель которого приведена в статье. Метод синтеза включает три этапа. На первом этапе при помощи блочно-лабиринтного морфологического метода формируется линейная структура решения. На втором этапе с целью повышения «определенности» решения проводится преобразование линейной структуры в сетевую. На третьем осуществляется синтез узлов сети, результатом которого является концептуальная структура метода принятия решения – процесса преобразования входной информации в выходную. Автоматизированная система позволяет структурировать методы принятия решений, хранить их структурированное описание и на его основе с учетом заданных условий синтезировать новые методы принятия решений. Показано решение синтеза метода «Вербальный Парето-минимаксный критерий», отличающегося от известного минимаксного критерия тем, что в качестве оценок альтернатив берутся вербальные оценки и на первом этапе метода используется критерий Парето.
МЕТОДИКА РАЗРАБОТКИ МОДУЛЬНЫХ ПРИЛОЖЕНИЙ НА ПОЛЬЗОВАТЕЛЬСКОМ УРОВНЕ SAAS И ПРОГРАММНАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ В СЛУЖЕБНОЙ БИБЛИОТЕКЕ MODULES.JS
ТРУХИН Ю.В.
Стр. 111 — 114
Описываются методология разработки модульных приложений на пользовательском уровне систем «Программное обеспечение как сервис» (SaaS) и реализация в служебной библиотеке modules.js. Обоснована необходимость модуляризации ПО на пользовательском уровне SaaS и рассматриваются нерешенные проблемы в существующих технологиях. В разделе, посвященном методологии разработки модульных приложений на пользовательском уровне SaaS, рассматривается набор действий по модуляризации ПО в рамках методологии. При описании программной реализации методологии рассматриваются набор основных подсистем служебной библиотеки modules.js и их применение в рамках методологии. Программная реализация позволяет создавать одностраничные приложения с динами-ческой загрузкой и выгрузкой модулей, динамически перенаправлять запросы к масштабируемой серверной стороне и создавать специальные типы модулей для визуализации данных с использованием шаблонов данных. Подобный подход упрощает разработку сложных приложений SaaS и улучшает поддерживаемость программного кода.
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЕ РОБАСТНОЕ УПРАВЛЕНИЕ РОБОТОМ-МАНИПУЛЯТОРОМ НА ОСНОВЕ КВАНТОВЫХ МЯГКИХ ВЫЧИСЛЕНИЙ
УЛЬЯНОВ С.В., НИКОЛАЕВА А.В.
Стр. 115 — 123
Рассматриваются проблемы проектирования интеллектуальных систем управления с применением технологий мягких и квантовых вычислений на примере робота-манипулятора с тремя степенями свободы. Предложена стратегия реализации самоорганизации баз знаний нечетких однотипных регуляторов с применением технологий квантовых вычислений. Путем введения обобщающего звена в систему управления на основе мягких вычислений организуется координационное управление роботом-манипулятором с тремя степенями свободы. Рассматриваются общая методология проектирования обобщающего звена, основанная на физических законах теории квантовых вычислений, и схема встраиваемой в систему управления интеллектуальной надстройки с рядом однотипных независимых нечетких регуляторов. На примере реального объекта управления демонстрируется эффективность предложенной методологии конструирования интеллектуальных систем управления для работы как в штатных, так и в непредвиденных ситуациях управления по сравнению со структурами систем управления на основе мягких вычислений. Сравнение производится как с системой управления с рядом независимых однотипных нечетких регуляторов, введением в которую обобщающего звена получен новый тип системы управления, так и с системой управления с единой базой знаний одного нечеткого регулятора.
АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ СИСТЕМА ТЕСТИРОВАНИЯ ПРОГРАММНЫХ СРЕДСТВ В СКОМПИЛИРОВАННОМ ВИДЕ
ПАЛЮХ Б.В., СЕМЕНОВ Н.А., БУРДО Г.Б., МЕЛЬНИКОВА В.В.
Стр. 123 — 128
В статье отмечается, что обязательным условием широкого использования программных средств является сертификация, заключающаяся в их формальных испытаниях специалистами, гарантирующими соответствие программных средств стандартам и нормативным документам. Сертификация предусматривает контролируемое выполнение программы на конечном множестве наборов данных и анализ этого выполнения с целью обнаружения ошибок. На основе анализа показана необходимость тестирования программных средств в скомпилированном виде. В качестве аппарата для создания конечного множества наборов данных авторами предлагается использовать модифицированные генетические алгоритмы. Рассмотрена методика (топология) представления исходных данных при использовании программных средств для инженерных расчетов. Показано, что топологию можно свести к представлению в виде переменных трех типов: множества исходных данных вещественного случайного вида в определенном интервале, множества исходных данных целочисленного положительного вида в определенном интервале, множества логических (булевых) переменных. Предложен генотип кодирования топологии исходных данных в виде трех хромосом. Разработан алгоритм формирования конечного множества наборов данных, и обоснованы критерии их полноты. Описаны последовательность и методика тестирования программных средств. В качестве примера приведены продукционные модели, оценивающие результаты тестирования. Показано преимущество данной методики по сравнению с применяемыми в настоящее время способами сертификации программных средств в скомпилированном виде.
ЗАДАЧИ ИНФОРМАЦИОННОГО ПОИСКА В РАМКАХ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ РАСПРЕДЕЛЕННОЙ ПРОГРАММНОЙ СИСТЕМЫ ИНФОРМАЦИОННОЙ ПОДДЕРЖКИ ИННОВАЦИЙ
БОРИСОВ А.Л., ЧОХОНЕЛИДЗЕ А.Н., БОРИСОВ С.Ю.
Стр. 128 — 131
Cтатья посвящена одному из наиболее популярных и перспективных на сегодняшний день разделов информационного поиска – кластерному анализу электронных текстовых документов на естественном языке. В ней раскрывается суть вопроса, обосновывается актуальность выбранной темы. Дается характеристика «Интеллектуальной распределенной программной системы информационной поддержки инноваций в науке и образовании» – программной системы, разрабатываемой в рамках научного исследования возможностей применения механизмов кластерного анализа для решения задач высокорелевантного информационного поиска среди коллекций электронных текстовых документов, а также характера изменения рабочих характеристик алгоритмов кластеризации в локальной и распределенной вычислительных средах. Раскрывается суть использования методов кластерного анализа для решения задач информационного поиска, обозначаются основные проблемы данного анализа – проблемы масштабирования вычислений – и даются рекомендации для их решения. В качестве рекомендаций предлагается решение выявленных проблем путем использования технологии грид-вычислений, обосновывается потенциальный эффект от ее применения.
ПОДСИСТЕМА ПЛАНИРОВАНИЯ СВЕРХБОЛЬШИХ ИНТЕГРАЛЬНЫХ СХЕМ ТРЕХМЕРНОЙ ИНТЕГРАЦИИ С УЧЕТОМ ВЗАИМНОГО ТЕПЛОВОГО ВЛИЯНИЯ ЭЛЕМЕНТОВ
КУРЕЙЧИК В.М., КУЛАКОВ А.А.
Стр. 131 — 136
В работе рассматривается проблема решения задачи планирования сверхбольших интегральных схем трехмерной интеграции по технологии сквозных кремниевых межсоединений с учетом оптимального теплового распределения элементов. Приведены постановка и математическая модель задачи. Предложен подход, основанный на комбинировании генетического алгоритма и алгоритма имитации отжига, учитывающий взаимное тепловое влияние элементов сверхбольших интегральных схем с помощью теплового моделирования схемы. Комбинирование алгоритмов производится вводом в генетический алгоритм оператора локального поиска, применяемого к популяции после оператора мутации. В статье также предложен метод модифицированных B*-деревьев для представления топологии схемы трехмерной интеграции. Для расчета тепловых характеристик схемы применяются упрощенная и полная тепловая модели, использование которых позволяет существенно уменьшить временную сложность алгоритма планирования. Полная тепловая модель рассчитывает значения температур в установившемся режиме численным методом конечных разностей. Для промежуточной оценки максимальной температуры предложена упрощенная тепловая модель, позволяющая дать приблизительную оценку теплового распределения, достаточную для целей задачи планирования. В работе дано описание разработанной подсистемы планирования сверхбольших интегральных схем и ее архитектуры, основанной на объектно-ориентированном подходе с разделением кода планировщика, расчета целевой функции и теплового моделирования в отдельных модулях. Приведены результаты экспериментального применения алгоритма и сделаны выводы о применимости метода.
АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ СИСТЕМА СИНТЕЗА ФИЗИЧЕСКОГО ПРИНЦИПА ДЕЙСТВИЯ ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ
ФОМЕНКОВ С.А., ГОПТА Е.А.
Стр. 136 — 141
Рассматриваются и анализируются существующие методы синтеза физического принципа действия технических систем. Проведенные исследования показали, что практическое использование имеющихся методов синтеза структур физического принципа действия не удовлетворяет потребности научных работников и инженеров в полной мере, поэтому был разработан более эффективный и быстродействующий метод автоматизации синтеза физического принципа действия, основанный на анализе изменений свойств объекта физических эффектов. В новые условия совместимости включены анализ совместимости физических эффектов по воздействию, по структуре и фазе объектов, а также учет диапазонов изменения значений физических величин. На основе предложенных условий совместимости была разработана автоматизированная система синтеза физического принципа действия, позволяющая повысить качество получаемых технических решений. В данной работе представлены архитектура автоматизированной системы синтеза и схема ее БД, а также различные диаграммы в нотации UML, поясняющие работу автоматизированной системы синтеза физического принципа действия.
АНАЛОГОВОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ПОЛЕЙ НА ОСНОВЕ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИХ УСТРОЙСТВ
ВАСИЛЬЕВА О.В.
Стр. 141 — 147
Работа посвящена сведению задач решения дифференциальных уравнений в частных производных к хорошо разработанным методам исследования нелинейных динамических систем, которые позволяют сопоставить уравнению в частных производных динамическую систему с ее последующим моделированием с помощью электротехнических устройств, аналого-цифровых комплексов. Рассматривается также моделирование картин электромагнитных полей на основе переходных процессов без наличия ложных скачков при построении линий равного тока. Новизна алгоритма заключается в сведении дифференциальных уравнений в частных производных Лапласа и Пуассона к динами-ческой системе – системе нелинейных дифференциальных уравнений 1-го порядка на основе электротехнических схем замещения. Решение системы нелинейных дифференциальных уравнений 1-го порядка осуществляется в схемотехнической среде MATLAB-Simulink, где пользователю предлагается выбор параметров блока входных данных, необходимых для реализации комплекса программ, для упрощения и понимания пользования данной программой. Составлена структурная схема динамической системы, отображающая динамику процесса, где элементами схемы являются операционные усилители, на основе которых может быть сопоставлена электротехническая схема замещения. Приводятся примеры построения статических электромагнитных полей в фазовой плоскости.
МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ПРИНЯТИЯ РЕШЕНИЙ В СЛОЖНЫХ ОРГАНИЗАЦИОННО-ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ
ЗАВГОРОДНИЙ В.Н.
Стр. 147 — 150
Рассматривается класс соперничающих организационно-технических систем, функционирование которых основано на широком использовании технических средств и осуществляется в условиях взаимодействия с окружающей средой. Среда, воздействующая на объект управления в процессе реализации им поставленных задач, в статье интерпретирована как природа. Неопределенность в знании органом управления (лицом, принимающим решение) факторов, условий и механизмов функционирования объекта (субъекта) управления понимается как теоретико-игровая неопределенность. В статье постулируется рассмотрение семейства составных игр. Исследуется модель составной игры, образованной матричной и статистической играми-компонентами, с точки зрения функционирования противоборствующих организационно-технических систем. Предложены подходы к решению составных игр для моделирования поддержки принятия решений. Данное направление исследования может быть полезно при разработке систем поддержки принятия решений.
МЕТОДЫ И АЛГОРИТМЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОЛОЖЕНИЯ И ОРИЕНТАЦИИ БЕСПИЛОТНОГО ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА С ПРИМЕНЕНИЕМ БОРТОВЫХ ВИДЕОКАМЕР
СТЕПАНОВ Д.Н.
Стр. 150 — 157
Статья посвящена разработке программного обеспечения, предназначенного для моделирования полетов беспилотного летательного аппарата и его автономного позиционирования с использованием средств машинного зрения, компьютерной графики и параллельных вычислений. Обсуждается актуальность проблемы автономного позиционирования беспилотного летательного аппарата без использования спутниковых систем GPS или ГЛОНАСС. В качестве платформы для комплекса используется конвейерно-параллельная программная система нейросетевого контроля и диагностики, разработанная в ИПС РАН. Приведена постановка задачи автономного позиционирования. Подход к ее решению основан на использовании спутникового снимка того участка поверхности Земли, над которым аппарат совершает свои полеты. Снимок применяется и для генерации кадров видеоряда с камеры, установленной на виртуальном аппарате. Задача позиционирования беспилотного летательного аппарата сводится к вычислению параметров проективного преобразования, которое связывает снимки с искусственного спутника Земли и беспилотного лета-тельного аппарата, для чего используются пары соответствующих точек, наблюдаемых на обоих изображениях. Описан подход, позволяющий ускорить процесс поиска таких пар. Эксперименты показали, что разработанный комплекс вполне успешно решает задачи автоматического определения положения и ориентации беспилотного лета-тельного аппарата. Приведены различные методы вычисления положения и ориентации беспилотного летательного аппарата во время полета, а также методы повышения устойчивости работы комплекса при изменениях времени суток, погодных условий и времени года.
СИНТЕЗ СТРУКТУРЫ АБОНЕНТСКИХ ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННЫХ СЕТЕЙ
ДМИТРИЕВ Г.А., МАРГОЛИС Б.И., МУЗАННА М.М.
Стр. 158 — 162
Рассмотрена необходимость разделения телекоммуникационной сети с точки зрения топологической структуры на терминальную (абонентскую) и базовую (магистральную) сети. Сформулирована задача синтеза абонентской сети, заключающаяся в минимизации суммы расстояний от абонентов до магистральных узлов коммутации с учетом ограничений на возможность подключения каждого абонента к одному узлу. Получена полная матрица расстояний от абонентов до узлов коммутации. Показано, что задача оптимального подключения абонентов к узлам коммутации относится к классу задач линейного целочисленного программирования с ограничениями типа равенств. Сформули-рованы ограничения типа равенств для условий подключения каждого абонента к одному узлу коммутации. На основе стандартной функции bintprog в среде MatLab разработана программа, позволяющая по множеству абонентов, множеству узлов коммутации и матрице расстояний между ними синтезировать топологическую структуру абонентской сети. Приведены результаты расчета оптимального подключения абонентов по критерию минимума суммы расстояний до узлов коммутации для телекоммуникационной сети Республики Йемен. Предложена методика расчета пропускной способности абонентских каналов связи на основе предполагаемых информационных потоков для полученной структуры абонентской сети и ее максимальной загруженности. Приведены результаты расчета пропускной способности для полученной в результате синтеза структуры абонентской сети Республики Йемен
СИНТЕЗ МАГИСТРАЛЬНЫХ ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННЫХ СЕТЕЙ
МАРГОЛИС Б.И., МУЗАННА М.М.
Стр. 162 — 168
Рассмотрена графовая модель структурно-функционального синтеза магистральной телекоммуникационной сети. Сформулирована задача синтеза структуры магистральной сети, заключающаяся в минимизации расстояний при прохождении информации до региональных узлов коммутации. По матрице расстояний между магистральными узлами с помощью функции graphshortestpath в среде MatLab получены оптимальные маршруты прохождения информации до региональных узлов магистральной сети. Сформулирована задача параметрического синтеза магистральной сети, состоящая в определении пропускной способности магистральных каналов связи по синтезированной топологической структуре и значениям входных потоков от абонентов. Показано, что задача параметрического синтеза магистральной сети относится к классу задач нелинейной оптимизации с ограничениями типа неравенств и равенств. Сформулированы ограничения типа неравенств для пропускной способности каналов и типа равенств для условий сохранения потоков в узлах сети. На основе стандартной функции fmincon в среде MatLab разработана программа, позволяющая найти оптимальные информационные потоки в магистральных каналах связи по критериям средней задержки сообщений и максимальной загруженности сети. Предложена методика расчета пропускной способности по максимальным информационным потокам, протекающим по магистральным каналам к региональным узлам коммутации. Приведены результаты расчета оптимальной пропускной способности каналов для магистральной теле-коммуникационной сети Республики Йемен. Показан пример прохождения информации для конкретных магистрального узла-источника и регионального узла-приемника.
АЛГОРИТМЫ СИНТЕЗА ПОЛОСНО-ЗАГРАЖДАЮЩИХ ФИЛЬТРОВ НА ПЛАВНЫХ НЕОДНОРОДНЫХ ЛИНИЯХ ДЛЯ САПР СВЧ-УСТРОЙСТВ
БЕРДЫШЕВ Р.В., КОРДЮКОВ Р.Ю., БЕРДЫШЕВ В.П., ПОМАЗУЕВ О.Н., ХРИПУН С.И.
Стр. 168 — 178
Статья посвящена разработке алгоритмов синтеза малогабаритных полосно-заграждающих (полосно-запирающих) фильтров на плавных неоднородных линиях, позволяющих определять их структуру и параметры, рассчитывать уровень затухания, проводить исследования потенциальных частотных характеристик и возможностей практической реализации для использования в специализированных САПР СВЧ. Показаны недостатки известных САПР. В основе алгоритмов используется новый подход к получению единственной (одной) полосы запирания в фильтрах на плавных неоднородных линиях, отличающийся от известного подхода Кона, при котором рассчитываются резона-торные фильтры с инверторами, тем, что применяются только полуволновые или четвертьволновые отрезки неоднородных линий, включенные на проход. Формирование требуемой характеристики рабочего затухания фильтра про-исходит за счет местных отражений, возникающих из-за изменения волнового сопротивления разомкнутой однородной линии при изменении вычета входного сопротивления в одном из полюсов. Известные методы предполагают использование многорезонаторных структур с дополнительными связями. Показывается, что волновое сопротивление совершает колебания относительно значения заданного волнового сопротивления с частотой, в два раза большей резонансной частоты, в которой произведено изменение вычета. Значения волнового сопротивления пропорциональны величине изменения вычета и уменьшаются по мере увеличения длины до заданного волнового сопротивления передающей линии. Получены аналитические выражения для определения закона волнового сопротивления, матрицы сопротивления неоднородных линий, частотных характеристик фильтра с единственной полосой запирания. Определена эквивалентная схема линии, предложен алгоритм вычисления рабочего затухания, представлены результаты математического моделирования. Показано, что использование предложенных алгоритмов позволит расширить номенклатуру базовых элементов построения полосно-заграждающих фильтров и будет способствовать улучшению качества функционирования существующих и перспективных специализированных САПР СВЧ.
ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ И АЛГОРИТМЫ ОБРАБОТКИ ИНФОРМАЦИИ ПРИ КАЛИБРОВКЕ ТЕРМОМЕТРОВ СОПРОТИВЛЕНИЯ
ЯПАРОВА Н.М.
Стр. 179 — 183
Статья посвящена проблеме идентификации коэффициентов и оценке температурных погрешностей при калибровке термометров сопротивления. Действие термометров основано на зависимости электрического сопротивления материалов от температуры. В процессе эксплуатации рассматриваемых приборов непосредственно измеряемой величиной является сопротивление, и по результатам измерения требуется определить значения температуры. Для решения этой задачи предварительно проводят калибровку приборов, в процессе которой определяют параметры модели, описывающей зависимость температуры от сопротивления, и оценивают величины полученных температурных погрешностей. Математически задача состоит в определении коэффициентов системы уравнений, описывающих зависимость температуры от сопротивлений. В статье предложены алгоритм решения задачи параметрической идентификации, основанный на применении методов регуляризации нахождения нормального решения плохо обусловленных систем линейных уравнений, и алгоритм оценки температурных погрешностей. Рассмотренные алгоритмы использовались при создании методов обработки информации, полученной на этапе калибровки. Результаты обработки служат основой для формирования критериев выбора оптимальных параметров в процессе калибровки. Во второй части данной работы описан программный комплекс, реализующий предложенные алгоритмы. Созданные алгоритмы и ПО были использованы для проведения вычислительного эксперимента и послужили основой для раз-работки программного комплекса по обработке экспериментальных данных.
РАЗРАБОТКА АЛГОРИТМА НАПРАВЛЕННОГО РАСПОЗНАВАНИЯ С УЧЕТОМ ИНФОРМАЦИИ О РЕЛЬЕФЕ НА ПРИМЕРЕ СПУТНИКОВЫХ СНИМКОВ И ДАННЫХ ДИСТАНЦИОННОГО ЗОНДИРОВАНИЯ ЗЕМЛИ
ОВЕЧКИН М.В., АЛТЫНБАЕВ Р.Б., ГАФУРОВ А.С.
Стр. 183 — 186
Рассмотрена проблема дистанционного зондирования, заключающаяся в неизбежных искажениях получаемых изображений. Установлено, что такие искажения могут быть скомпенсированы, если известны проекция орбиты спутника на земную поверхность и механизм искажений. Описана дополнительная коррекция снимков методами сопоставления контрольных точек с географической картой. Отмечено, что географическую привязку и геометрическую коррекцию можно объединить в одну операцию совмещения деталей спутникового изображения и карты. Приведен пример совмещения на изображении участка с изгибом реки Урал. Предложен алгоритм направленного распознавания с учетом информации о рельефе, базирующейся на выделении контуров объектов изображения. Приведены формулы дифференцирования, применяемые для расчета смещений, обоснован выбор двухмерных масок оператора Лапласа, наиболее приспособленных для анализа спутниковых снимков. Предложено повышение быстродействия алгоритмов за счет использования предварительно создаваемого массива адресов изображения и последующей работы с адресами элементов. Скорость работы алгоритма повышается в 5–8 раз по сравнению с прямым обращением к пикселям изображения, что актуально для обработки пакетов изображений большого разрешения, таких как спутниковые снимки.
БИБЛИОТЕКА КОМПОНЕНТОВ ВНУТРИСХЕМНОГО ТЕСТИРОВАНИЯ СМЕШАННЫХ ИНТЕГРАЛЬНЫХ СХЕМ
ЕФРЕМОВ И.А., МОСИН С.Г., КИСЛЯКОВ М.А.
Стр. 187 — 190
Представлены структура и состав библиотеки структурных решений тестопригодного проектирования аналоговых и цифровых подсхем. Библиотека организована по иерархическому принципу с использованием древовидной структуры. Функционально выделены компоненты и тестирующие подсхемы, применяемые для аналоговых и цифровых подсхем. Библиотека включает поведенческие, структурные и физические модели тестирующих подсхем, представленные на уровне регистровых передач и схемном уровне в виде аппаратно-зависимых (легко синтезируемых) поведенческих описаний, принципиальных и структурных схем, топологий. Библиотечные компоненты и тестирующие подсхемы описаны в виде многократно используемых ядер, что позволяет применять их при проектировании интегральных схем в коммерческих САПР. Открытая модульная архитектура библиотеки обеспечивает условия для ее расширения за счет включения дополнительных тестирующих подсхем. Представлен пример описания библиотечного компонента.
ПРИМЕНЕНИЕ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫХ СИСТЕМ ДЛЯ ЭФФЕКТИВНОГО УПРАВЛЕНИЯ СИНТЕЗОМ ГИПСОВЫХ КОМПОЗИТОВ КОНДЕНСАЦИОННОГО ТВЕРДЕНИЯ НА ОСНОВЕ ПРИРОДНОГО И ТЕХНОГЕННОГО СЫРЬЯ
ПАЛЮХ Б.В., ПЕТРОПАВЛОВСКАЯ В.Б.
Стр. 190 — 196
Представлен способ использования информационных систем и программно-технических продуктов при создании и эффективном управлении синтезом безобжигового композита на основе природного и техногенного сырья. Процесс получения таких композитов, исключающий стадию получения вяжущего вещества путем обжига, требует обеспечения выполнения определенных взаимообусловленных факторов, необходимых для образования кристаллизационной структуры. Поэтому управление синтезом такого композита – сложная многокритериальная задача, требующая создания системы управления взаимосвязанными критериями оптимизации его показателей качества. Описана архитектура системы управления, представлена общая модель управления синтезом безобжигового композита нового поколения в виде структуры, приведена когнитивная карта управления процессом с учетом разработанной иерархии критериев и выделенными комплексами решаемых отдельных задач. Она отражает интерфейс взаимодействия системы с внешним миром, а именно описание комплексного объекта «человек ‒ материал ‒ среда обитания», с позиции получения высококачественных экологически чистых строительных изделий, отвечающих требованиям потребителя, в том числе по безопасности на всех стадиях жизненного цикла готового продукта – от момента его проектирования до момента его утилизации.
ПРОГРАММНО-АППАРАТНЫЙ КОМПЛЕКС ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ, ПРОЕКТИРОВАНИЯ И УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ПЕРЕРАБОТКИ ПЛАСТИЧЕСКИХ МАСС
РАВИЧЕВ Л.В., ЛОГИНОВ В.Я., БЕСПАЛОВ А.В.
Стр. 196 — 200
Разработанный программно-аппаратный комплекс «Исследование и переработка пластических масс» предназначен для исследователей, технологов, конструкторов, специалистов по управлению и автоматизации, занимающихся научным исследованием, проектированием процессов переработки пластических масс и управлением ими. Операционная среда разработанного программно-аппаратного комплекса обладает характерными особенностями и рядом достоинств и создает возможности полного статистического анализа экспериментальных данных и построения адекватного математического описания, оперативного перехода от экспериментальных исследований к проектированию и обратно, анализа и систематизации экспериментальных данных, полученных в различное время, разными исследователями, по различным методикам. Перечисленные достоинства программно-аппаратного комплекса особенно полезны при исследовании, проектировании и управлении процессом переработки пластических масс с использованием компьютерного моделирования.
АВТОМАТИЗАЦИЯ УПРАВЛЕНИЯ ВОДОСНАБЖАЮЩИМ ПРЕДПРИЯТИЕМ НА ОСНОВЕ ПРОЦЕССНОГО ПОДХОДА
ВЕТРОВ А.Н., ПРОКОПЧИНА С.В., ШЕРЕМЕТЬЕВ С.А.
Стр. 201 — 205
Рассматриваются вопросы развития традиционных информационных систем управления водоснабжающим предприятием на основе процессного подхода. Отмечены недостатки существующих информационных систем, построенных по функциональному принципу. В частности, в них затруднено взаимодействие между функциональными подсистемами, отсутствуют метрологический контроль качества принимаемого решения и возможность свертки числовой, текстовой, графической и другой информации в единый поток, а также представление ЛПР интегрированной информации в удобной для восприятия форме. Информационно-управляющие системы, функционирующие на базе процессного подхода, позволяют иметь динамическую структуру системы на основе непрерывного познания свойств сложного объекта, строиться по единой методологии, учитывать разнотипность данных, степень их достоверности, обеспечивать интеграцию разноаспектной информации, выдавать варианты управленческих решений, иметь метрологическую оценку риска принимаемых управленческих решений. Процессный подход к управлению рассматривает деятельность организации как иерархию процессов, в которой процессы низшего уровня образуют процесс более высокого уровня. Порядок взаимодействия процессов в иерархической структуре, информационные связи каждого из них определяются регламентом. Управление предприятием рассматривается как управление последовательными взаимосвязанными процессами. В статье описывается опыт построения информационной системы для поддержки принятия управляющих решений в водоснабжающих организациях на основе процессного подхода. Для этой цели был использован программный комплекс «Инфоаналитик», позволяющий интегрировать разнородные потоки данных, реализуя методологию регуляризирующего байесовского подхода и байесовских интеллектуальных измерений. Способность программной среды «Инфоаналитик» производить сопряжение информационных потоков данных и знаний при неточной, неполной, нечеткой информации позволяет использовать его для решения задач мониторинга, аудита, моделирования и управления сложным объектом в условиях неопределенности. Апробация разработанной информационной системы в программной среде «Инфоаналитик» показала ее эффективность.
METHODS TOWARD E-LEARNING AND INNOVATIVE EDUCATION USING VIRTUAL REALITY
NGUYEN THANH , PHAN THE HUNG
Стр. 205 — 208
In this paper, we introduce concepts and analyse methods which creates applications used for innovative education based on Virtual Reality (VR) technology. VR, a technology to create imaginary world by using 3D graphics and computer simulation has been used in many fields and recently education has been recognised as one of remarkable VR application areas. The use of VR systems increase the efficiency of educational processes particularly in being aware, understanding, learning and turning information to knowledge. We examine different approaches that create interactive materials for teaching: VRML a programming language for web-based education and Virtual Studio – a media tool to create a learning studio and environment that engages students in an active and interactive way. We also analyse an approach called Edutainment which combines traditional education method and entertainment industries, bringing progressive trends from the domain of narrative environments for the human-computer interface and underpinning these results with technologies from digital, interactive storytelling, mixed reality and multimodal interfaces and finally, present the fundamental three-dimensional (3D) game approach in this Edutainment section.
ИНФОРМАЦИОННАЯ СИСТЕМА ОРГАНИЗАЦИИ, МОНИТОРИНГА И УПРАВЛЕНИЯ КОЛЛЕКТИВНОЙ НАУЧНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬЮ СТУДЕНТОВ В ВУЗЕ
ПИЯВСКИЙ С.А., ЕЛУНИН М.Н.
Стр. 208 — 211
Рассматривается информационная система для централизованной работы в научных группах, разрабатываемая на базе факультета информационных систем и технологий Самарского государственного архитектурно-строительного университета. Система использует возможности социальных сетей для общения внутри групп, дает возможность оценивать эффективность работы научных групп и координировать ее действия на протяжении семестра. Использование информационной системы внедрено непосредственно в учебный процесс факультета, что позволяет проводить еженедельные встречи студенческих научных микроколлективов в стенах университета, а преподавателям и руководителям групп вести мониторинг успеваемости научных групп. Однако благодаря интернет-доступности информационная система не ограничена еженедельными оффлайн-встречами участников групп. В ее функции входит возможность проводить онлайн-семинары, на которых участники научных групп обсуждают текущие вопросы в режиме интернет-чата и впоследствии протоколируют результаты семинара. Таким образом, ведется непрерывная успешная работа во всех научных группах факультета, результатом которой являются доклады ее участников в конце семестра и оценки ее эффективности на основе данных информационной системы.
УПРАВЛЕНИЕ ИНВЕСТИЦИОННЫМИ РИСКАМИ СТРОИТЕЛЬНЫХ ОРГАНИЗАЦИЙ НА ОСНОВЕ БАЙЕСОВСКИХ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ
ВЕТРОВ А.Н., ПРОКОПЧИНА С.В., НЕСТЕРОВ А.О.
Стр. 212 — 216
Рассматриваются вопросы управления рисками инвестиционных проектов в строительстве в условиях неопределенности и нестабильности производственно-экономической ситуации. Предложены комплексная модель объединенной службы «Застройщик-Заказчик-Подрядчик» и методика организации процессного подхода к управлению рисками строительных проектов, реализованная на базе платформы «Инфоаналитик_Стройинвест». Представлены методы оценки и снижения инвестиционных рисков при реализации строительных проектов в условиях неопределенности и изменчивости производственно-экономической ситуации на основе байесовских информационных тех-нологий. Описаны процедура получения регуляризованных байесовских оценок на основе моделей с динамическими ограничениями, а также возможность изменения как состава свойств объекта, так и отношений между ними в процессе управления объектом в сложнопрогнозируемой ситуации. Приведены основные выражения для оценки инвестиционных рисков строительных проектов на основе байесовских информационных технологий. Показаны технология свертки апостериорных оценок различных показателей для получения обобщенно интегральной оценки в виде регуляризованных байесовских оценок и возможность использования для оценки свойств объектов шкалы с динамическими ограничениями. Шкала данного типа для измерения свойств одномерного показателя является двухмерной. По одной из ее осей откладываются значения показателя в числовой или лингвистической форме, по другой – степень достоверности (уверенности, возможности) результата. При добавлении числа контролируемых показателей в многомерном пространстве параметров строится многомерная шкала, которая при переходе на новый, более высокий уровень иерархии сворачивается в интегральный показатель, и для него формируется новая двухмерная шкала. В автоматическом режиме система выдает рекомендации по изменению сложившейся ситуации. Параллельно с процессом определения рисков вычисляются метрологические показатели, которые объединяются в комплексы метрологических характеристик. Апробация разработанной модели управления инвестиционными рисками строительных проектов показала эффективность ее использования.
МЕТОДИКА МОДЕЛИРОВАНИЯ ПРОЦЕССА ОБНАРУЖЕНИЯ ВОЗДУШНЫХ ОБЪЕКТОВ НАЗЕМНОЙ ОБЗОРНОЙ РЛС В УСЛОВИЯХ ВОЗДЕЙСТВИЯ ПАССИВНЫХ ПОМЕХ
БОНДАРЕВ С.К., ДАТНОВА Л.В., КУЛИКОВ В.Н., ШАРОГЛАЗОВ В.Б.
Стр. 216 — 220
Приведены основные положения методики моделирования процесса обнаружения воздушных объектов наземной обзорной РЛС в условиях воздействия дипольных пассивных помех, а также пассивных помех естественного происхождения – местных предметов и помех типа «ангел-эхо» – для реализации этого процесса в компьютерной тренаж-ной системе для подготовки личного состава боевых расчетов подразделений радиотехнических войск. Анализ со-стояния и перспектив развития средств воздушно-космического нападения и тактики их применения показывает, что одним из способов преодоления системы ПВО является интенсивное применение радиопомех. Средства радиоэлектронной борьбы позволяют обеспечить постановку пассивных помех с высокой интенсивностью. Кроме того, пас-сивные помехи в виде отражений от поверхности Земли (местные предметы) и от гидрометеоров на входе приемника РЛС присутствуют всегда. При моделировании процесса радиолокационного обнаружения воздушных объектов наземной обзорной РЛС необходимо учитывать возможность выполнения боевой задачи этой РЛС в сложной помеховой обстановке, а также особенности возникновения и воздействия помех на РЛС. Известны работы, в которых представлены подходы к построению моделей пассивных помех, однако их нельзя реализовать в модели наземной РЛС, работающей в реальном масштабе времени в быстроменяющейся сложной целевой и помеховой обстановке. Целью статьи является обоснование достаточно адекватного и в то же время легко реализуемого в реальном масштабе времени способа моделирования процесса воздействия на наземную РЛС пассивных помех для использования в тренажных системах для подготовки личного состава боевых расчетов радиотехнических подразделений. Представлены формульные соотношения для расчета факта обнаружения целей в условиях воздействия на РЛС искусственных и естественных пассивных помех.