2016 год, №1

Содержание выпуска
СОПОСТАВЛЕНИЕ КОСМИЧЕСКИХ ИЗОБРАЖЕНИЙ ПОВЕРХНОСТИ ЗЕМЛИ С ЭТАЛОНОМ ЦИФРОВОЙ КАРТЫ МЕСТНОСТИ
ЗОЛОТОЙ А.А., НОВИКОВ Д.И.
Стр. 4 — 10
В статье рассматриваются проблемы сопоставления космических снимков с эталоном цифровой карты местности для задач актуализации картографической информации и мониторинга территорий. Целью является разработка методики автоматизированного выявления совокупных изменений на космических снимках относительно эталона цифровой карты местности в опционально задаваемом окне анализа. Исследования и разработка методики производились путём математического моделирования задачи в среде MATLAB. В статье приводятся последние результаты исследований в виде разработанной методики выявления совокупных изменений объектного состава на ортотрансформированных и геопривязанных космических снимках поверхности Земли относительно эталона векторной цифровой карты местности. Показаны основные результаты сопоставления космических снимков с цифровой картой местности, полученные при испытаниях разрабатываемой методики. Применение данной методики уже сейчас позволяет автоматизировать процесс и сократить время тематического анализа космической информации, получаемой средствами дистанционного зон дирования Земли для топографического картографирования.
НЕУСТОЙЧИВОЕ КРИТИЧЕСКОЕ РАВНОВЕСИЕВ ДИНАМИКЕ СЛОЖНО-СТРУКТУРИРОВАННОЙ ПОПУЛЯЦИИ ОСЕТРОВЫХ РЫБ
ДУБРОВСКАЯ В. А., СОЛОВЬЕВА Т. Н., ПЕРЕВАРЮХА А. Ю.
Стр. 11 — 22
В статье рассматриваются последствия существования особых состояний, определяющих стремительный характер дальнейшего развития популяционных процессов. Вероятна связь подобных критических состояний с оптимальной численностью субпопуляционных объединений, образующихся при эволюционной адаптации вида с ограниченным доступом к ресурсам для размножения. Предложена модель популяционного процесса, формализующая влияние неравномерной скорости роста у двух различных репродуктивных групп на смертность мигрирующих рыб в ювенальный период развития. В вычислительной среде исследована гибридная система, описывающая последствия существования для популяции ситуации непропорционального снижения мигрирующей молоди в реке, установленной нами по данным стремительного сокращения нереста волжского осетра. Для эксплуатируемой популяции пороговый эффект после неустойчивого равновесия с минимально необходимой для благополучного размножения вида численностью служит отсчетом реализации «коллапса». Известен ряд примеров подобного особого сценария длительной деградации наиболее ценной для промысла репродуктивной группы. Помимо явного резкого сокращения эффективности воспроизводства, пороговый эффект при коллапсе отражается в неблагоприятном проявлении доминировавшего ранее эволюционного тренда для выживаемости отдельных форм жизненного цикла рыб в условиях реорганизации промысла. Интересно, что для волжской севрюги наблюдается иная форма нелинейности по сведениям об эффективности нереста.
ИНФОРМАЦИОННО-АНАЛИТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ФОРМИРОВАНИЯ ПОРТФЕЛЯ РЕГИОНАЛЬНЫХ ПРОЕКТОВ
ОСАУЛЕНКО И. А.
Стр. 23 — 28
Статья посвящена проблеме формирования портфеля региональных проектов в контексте взаимодействия основных движущих сил регионального развития. Рассматриваются особенности процессов инновационного развития на региональном уровне и их влияние на формирование портфеля проектов. Анализируются существующие подходы к моделированию портфеля и формальные критерии выбора проектов. Параллельно описывается организация взаимодействия ключевых субъектов регионального развития. Целью статьи является исследование информационных аспектов выбора проектов в процессе взаимодействия основных движущих сил регионального развития и обоснование аналитической модели наполнения регионального портфеля с учетом склонности заинтересованных сторон к достижению консенсуса. Для конкретизации функций движущих сил регионального развития используется концепция «тройной спирали». Утверждается, что в качестве инициатора регионального проекта может выступать любой из компонентов инновационной триады«наука-бизнес-государство», однако ему необходима поддержка двух оставшихся составляющих. Для исследования взаимоотношений субъектов в процессе осуществления совместной деятельности предлагается использовать теорию несилового взаимодействия. Одним из ее ключевых понятий является информационное расстояние, характеризующее склонность сторон к достижению консенсуса на основе статистических данных. Для уточнения взаимных позиций сторон по каждому из направлений развития предлагается использовать проекции информационных расстояний на оси соответствующих направлений. Другим важным параметром модели, влияющим на поддержку проекта, является информированность о нем заинтересованных сторон. Для определения информированности предлагается использовать формализованное описание проекта в виде фиксированного набора параметров, для каждого из них экспертным устанавливаются весовые коэффициенты. Параллельно определяется точность задания каждого из параметров для представленного на рассмотрение проекта. На основе установленных значений информационных расстояний и информированности определяется значимость каждого проекта. После ранжирования проектов по значимости происходит комплектование портфеля по каждому из направлений с учетом ограничений по количеству проектов и доступным ресурсам.
РЕШЕНИЕ ДВУХТОЧЕЧНОЙ КРАЕВОЙ ЗАДАЧИ МЕТОДОМ НЕГРАДИЕНТНОГО СЛУЧАЙНОГО ПОИСКА
МАЛКИН В. А.
Стр. 29 — 34
В статье рассматривается способ численного решения двухточечной краевой задачи при определении оптимального управления динамической системой с помощью принципа максимума Понтрягина. Определение начальных условий сопряженной системы уравнений осуществляется методом неградиентного случайного поиска. Метод неградиентного случайного поиска основан на применении стохастических процедур к решению целого ряда задач, в том числе и детерминированных. При решении задачи определения оптимального управления динамической системой с использованием принципа максимума Понтрягина требуется найти такие начальные условия сопряженной системы уравнений, при которых значения переменных этой системы удовлетворяют известным конечным условиям Y ( tk ). Решение задачи заключается в случайном выборе вектора начальных условий из некоторой области значений, численном интегрировании основной и сопряженной систем и последующей статистической обработке полученных результатов. Статистическая обработка осуществляется с целью получения математического ожидания и СКО тех значений начальных условий, при которых конечные значения попадают в некоторую область 0 относительно точки Y ( tk ). Для обеспечения репрезентативности выборки, по которой производится оценка математического ожидания и СКО, предлагается адаптивная рекуррентная процедура поиска с поэтапным уменьшением размера области 0. Выборочные оценки параметров распределения являются основой для определения начальных условий сопряженной системы уравнений на следующем этапе поиска. Приводится пример решения задачи для объекта управления первого порядка. Полученные результаты подтверждают возможность применения предлагаемого подхода к решению задачи синтеза оптимального управления динамической системой с использованием принципа максимума Понтрягина.
ОПТИМАЛЬНОЕ ОЦЕНИВАНИЕ СЛУЧАЙНОГО ПРОЦЕССА ПО КРИТЕРИЮ МАКСИМУМА АПОСТЕРИОРНОЙ ВЕРОЯТНОСТИ
ЛОБАТЫЙ А. А., ЯЦЫНА Ю. Ф., АРЕФЬЕВ Н. Н.
Стр. 35 — 41
Рассматривается задача получения уравнения для апостериорной плотности вероятности стохастического марковского процесса при линейной модели измерений. В отличие от распространенных подходов, основанных на рассмотрении в качестве критерия оптимизации минимума среднего квадрата ошибки оценивания, в данном случае в качестве критерия оптимизации рассматривается максимум апостериорной плотности вероятности оцениваемого процесса. Априорная плотность вероятности оцениваемого процесса изначально считается гауссовой дифференцируемой функцией, что позволяет разложить её в ряд Тейлора без использования в промежуточных преобразованиях характеристических функций и разложения на гармоники. Для малых интервалов времени плотность вероятности вектора ошибок измерений по определению так же задается гауссовой с нулевым математическим ожиданием. Это даёт возможность получить математическое выражение для функции невязки, характеризующей отклонение значений реального измерения процесса от его математической модели. Для определения оптимальной апостериорной оценки вектора состояния задается предположение, что эта оценка соответствует ее математическому ожиданию - максимуму апостериорной плотности вероятности. Это даёт возможность на основе формулы Байеса для априорной и апостериорной плотности вероятности получить уравнение Стратоновича-Кушнера. Использование уравнения Стратоновича-Кушнера при различных видах и значениях вектора сноса и матрицы диффузии марковского стохастического процесса позволяет решать различные задачи фильтрации, идентификации, сглаживания и прогноза состояния системы, как для непрерывных, так и для дискретных систем. Дискретная реализация разработанных непрерывных алгоритмов апостериорной оценки позволяет получить конкретные дискретные алгоритмы для реализации в бортовом компьютере мобильной робототехнической системы.
ПРОЕКТ БЕСПРОВОДНОЙ ЯЧЕИСТОЙ СЕТИ ДЛЯ ИНДУСТРИАЛЬНОГО ПАРКА «ВЕЛИКИЙ КАМЕНЬ»
ПЕЙ ПИНГ, ПЕТРЕНКО Ю.Н.
Стр. 43 — 50
Беспроводная ячеистая сеть (WMN) все чаще становится популярным решением из-за низкой стоимости как альтернатива проводной сети для предоставления широкополосного доступа для пользователей. Беспроводная ячеистая сеть (WMN) представляет собой коммуникационные сети, состоящие из радио узлов, организованных в топологии сети. Беспроводные сети состоят из сети клиентов, сетевых маршрутизаторов и шлюзов. Клиенты сети - это часто ноутбуки, сотовые телефоны и другие беспроводные устройства, в то время как сетевые маршрутизаторы пересылают трафик и из шлюзов, которые могут, но не обязательно, быть подключены к Интернету. В статье рассматриваются разные каналы радио беспроводной связи, подключенные к точке доступа (AP) в рамках Белорусской Китайского проекта индустриального парка «Большой Камень», который является территориальным образованием площадью около 80 кв. Км с особым правовым статусом для предоставления комфортных условий для ведения бизнеса. Парк расположен в уникальном природном комплексе в 25 км от Минска, столицы Республики Беларусь. Он находится в непосредственной близости от международного аэропорта, железнодорожных линий и транснациональной магистрали Берлин-Москва. Результат анализа показывает распределение точек доступа, обеспечивающих принципиальные функции на территории индустриального парка. При этом обеспечивается надежность и балансировка нагрузки в беспроводных ячеистых сетях связи.
ИССЛЕДОВАНИЕ, АППРОКСИМАЦИЯ ХАРАКТЕРИСТИК ПОДУШЕК СИДЕНИЙ И ИХ ВЛИЯНИЕ НА ВИБРОНАГРУЖЕННОСТЬ ВОДИТЕЛЯ ТС
МИХАЙЛОВ В.Г.
Стр. 51 — 59
Рассмотрена ситуация, сложившаяся в области моделирования колебаний транспортных средств (ТС), акцентировано внимание на низкие виброзащитные свойства сидений. Одной из причин, которой является слабая изученность реальных характеристик элементов сиденья, включая подушку. Приведена методика испытаний подушек сидений, получены зависимости изменения их параметров от толщины прокладки подушки и категории резины. Предложена усовершенствованная математическая модель подушки сиденья, обеспечивающая хорошее совпадение амплитудно-частотной характеристики в полосе частот 2-20 Гц и блок-схема ее реализации в пакете Matlab/Semulink, позволяющие более точнее моделировать колебания на рабочем месте водителя транспортного средства. Исследовано влияние подушки на виброзащитные свойства подрессоренного сиденья при движении грузового автомобиля по булыжному шоссе. Установлено, что изменение толщины прокладки подушки практически не влияет на изменение уровня вибраций водителя на подрессоренном сиденье. Выбор толщины прокладки для подушки сиденья больше обуславливается физиологическими факторами - обеспечение равномерного распределения давления на тело водителя и систему кровообращения.
ТОМОГРАФИЧЕСКАЯ МАММОГРАФИЯ И ТОМОСИНТЕЗ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ OPENGL
ЗОЛОТАРЕВ С.А., МИРЗАВАНД М.А.
Стр. 61 — 67
Компьютерная томография продолжает интенсивно исследоваться и широко использоваться для решения различных индустриальных и медицинских проблем. Алгебраический метод реконструкции с одновременными итерациями (SART) и Байесовская итерационная реконструкция (BIR) являются передовыми итерационными методами, которые наиболее подходят для улучшения качества реконструированных трехмерных изображений. В работе рассмотрены параллельные итерационные алгоритмы, обеспечивающие реконструкцию трехмерных изображений молочной железы, восстановленных из ограниченного набора зашумленных рентгеновских проекций. Алгебраический метод реконструкции с одновременными итерациями - SART и итерационный метод статистической реконструкции BIR рассматриваются здесь как предпочтительные итерационные методы. Мы считаем, что эти методы являются вполне пригодными для улучшения качества реконструируемых изображений молочной железы. Для ускорения процесса реконструкции мы используем графический процессор (GPU). Предварительные результаты показывают, что все исследуемые методы являются пригодными для послойной реконструкции изображений молочной железы. Однако было установлено, что метод классического томосинтеза SAA является менее эффективным, чем итерационные методы SART и BIR, так как хуже подавляет анатомический шум. Несмотря на то, что оцененное отношение контраст/шум при наличии внутренних структур с низким контрастом является более высоким для метода классического томосинтеза SAA, его эффективность в присутствии сильно структурированного фона является низкой. По нашему мнению оптимальные результаты могут быть достигнуты при использовании статистической итерационной реконструкции BIR.
МЕТОДЫ СИНТЕЗА АЛГЕБРАИЧЕСКОЙ НОРМАЛЬНОЙ ФОРМЫ ФУНКЦИЙ МНОГОЗНАЧНОЙ ЛОГИКИ
СОКОЛОВ А.В., ЖДАНОВ О.Н., АЙВАЗЯН О.А.
Стр. 69 — 76
Стремительное развитие методов помехоустойчивого кодирования, криптографии, теории синтеза сигналов, основанных на принципах многозначной логики, диктуют необходимость более полного изучения форм представления функций многозначной логики. В частности, для булевых функций широкое распространение получила алгебраическая нормальная форма, известная также как полином Жегалкина, которая хорошо описывает многие криптографические свойства булевых функций. В настоящей статье формализуется понятие алгебраической нормальной формы функции многозначной логики. Предложены методы синтеза алгебраической нормальной формы 3-функций и 5-функций, которые работают по аналогии с преобразованием Рида-Маллера для булевых функций: на основе рекуррентно синтезируемых матриц преобразования. Выдвинута гипотеза, определяющая правила синтеза матриц как для перехода от таблицы истинности к коэффициентам алгебраической нормальной формы, так и обратного преобразования для любого, наперед заданного количества переменных 3-функции либо 5-функции. В статье также введено определение алгебраической степени нелинейности функций многозначной логики и S-блока подстановки, основанных на принципах многозначной логики. Так, разработанный метод синтеза алгебраической нормальной формы 3-функций применен к известной конструкции рекуррентного синтеза S-блоков длины N = 3k, в результате чего вычислены их алгебраические степени нелинейности. Полученные результаты могут стать основой как для дальнейших теоретических исследований, так и для практического применения: разработки новых криптографических примитивов, корректирующих кодов, алгоритмов сжатия информации, сигнальных конструкций, алгоритмов блочного и поточного шифрования, основанных на перспективных принципах многозначной логики. Кроме того, методы синтеза алгебраической нормальной формы функций многозначной логики являются основой для их программной и аппаратной имплементации.
РЕАЛИЗАЦИЯ ОБУЧАЮЩЕЙ КОМПЬЮТЕРНОЙ ПРОГРАММЫ НА ОСНОВЕ ЛИНГВИСТИЧЕСКОЙ БАЗЫ ДАННЫХ АВТОМАТИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ ОБРАБОТКИ ТЕКСТА
МАКАРИЧ М.В.
Стр. 78 — 83
Вследствие постоянного увеличения объема электронной текстовой информации современное общество испытывает острую потребность в автоматизированной обработке естественного языка (ЕЯ). Главное предназначение систем автоматической обработки ЕЯ - анализировать и синтезировать тексты, то есть преобразовывать тексты из их исходного вида в некоторое абстрактное представление, приближенное к представлению смысла, и обратно. Целью предлагаемой работы является разработка лингвистического и информационного обеспечения автоматической системы для обработки англоязычных публицистических текстов и ее последующая реализация в виде обучающей компьютерной программы. В статье рассматриваются примеры различных подходов к технологии создания лингвистической базы данных для систем обработки текста естественного языка. Автор дает подробное описание основных структурных блоков принципиально нового лингвистического процессора: лексико-семантического, синтаксического и семантико-синтаксического. Основным преимуществом данного процессора является использование в алфавитном словаре специальных семантических кодов в соответствии с разработанной лексико-семантической классификацией. Это позволяет автоматической системе точно определять семантические функции ключевых слов, входящих в выделенные в процессе синтаксического анализа группы. Что, в свою очередь, помогает избежать ошибок, характерных для такого рода систем.