2017 год, №4

Содержание выпуска
СИНТЕЗИРОВАНИЕ ПРОГРАММ НА ОСНОВЕ ОПИСАНИЯ ГРАФОАНАЛИТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ
А.Г. Зыков, И.В. Кочетков, В.И. Поляков, Е.Г. Чистиков
Стр. 561 — 566
Количество и объемы создаваемого ПО растут ежегодно. Это побуждает разработчиков к созданию новых инструментов, позволяющих сократить время на разработку очередного продукта, в том числе средств автоматизации тестирования. Необходимость в новых инструментах автоматизации тестирования растет по причине того, что увеличивается количество систем, использующих различные языки программирования. Актуальность задачи поиска универсальных межязыковых средств тестирования остается высокой до сих пор. В работе рассматривается верификация вычислительных процессов на основе графоаналитической модели. Основная идея этого подхода заключается в том, что разработанная программа конвертируется в описание графоаналитической модели и сравнивается с эталонным описанием, по которому она и создавалась; далее по результатам сравнения программа либо признается корректной, либо отправляется на доработку. Узким местом такого подхода являются сама разработка программы на основе графоаналитической модели и потенциальная итеративность процесса. Эту проблему предлагается решить с помощью создания утилиты синтеза программ по эталонным описаниям графоаналитической модели. В данной работе рассматривается алгоритм преобразования объектной модели описания графоаналитической модели в текстовое представление операторов и выражений языка C#. Целью исследования является автоматизация синтеза программ на языке C# по группе описаний графоаналитической модели вычислительного процесса. В рамках данного исследования было создано средство, позволяющее преобразовывать описания графоаналитической модели в исходные коды программ. Разработанная утилита была проверена на описаниях графоаналитической модели программы для обработки массивов (сортировка, поворот). Синтезированный исполняемый модуль успешно протестирован в окружении операционной системы Windows 10. В дальнейшем планируется развивать утилиту вместе с новыми версиями языка описания для расширения возможностей синтезируемых программ.
ИНТЕРВАЛЬНО-ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЕ УРАВНЕНИЯ В СТРУКТУРЕ НЕЧЕТКОГО ФИЛЬТРА КАЛМАНА ПРИ УПРАВЛЕНИИ СЛОЖНЫМИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМИ ОБЪЕКТАМИ
А.Ю. Пучков
Стр. 567 — 573
В статье предложена методика вычисления оценок процессов, протекающих на сложных технологических объектах, основанная на применении интервальных методов к дифференциальному векторно-матричному уравнению, описывающему фильтр Калмана. В отличие от методов решения дифференциального уравнения, описывающего фильтр Калмана, в классе вещественных чисел применение интервального счисления позволяет учесть неопределенность и неточность исходных данных, обусловленные различными факторами. К числу таких факторов относятся ошибки измерительной аппаратуры, зависящие от класса точности прибора, ошибки округления при проведении численных расчетов, погрешности дискретизации как по времени, так и по уровню. Свой вклад в неточность могут вносить и применяемые математические методы, в частности, использование нечетко-логического подхода к нахождению матрицы формирующего фильтра при описании процессов, протекающих на сложных технологических объектах, что обусловлено субъективизмом при формировании параметров нечетких моделей: видов функций принадлежности, количества термов переменных, правил, заполняющих базу знаний. Новизна предложенного подхода заключается в разработанной методике получения интервальных оценок состояния процесса в условиях неточности исходной информации на основе применения методов решения интервально-дифференциальных уравнений, позволяющих свести решение дифференциальных уравнений к более простому решению систем алгебраических уравнений. Представлены этапы решения уравнения, описывающего фильтр Калмана, которые состоят в переходе от дифференциального векторно-матричного уравнения фильтра к скалярной форме, а затем от него к интервально-дифференциальной форме и системе алгебраических уравнений. Решение этой системы дает искомый диапазон, внутри которого находятся оценки состояния процесса. Приведены иллюстративный пример и результаты работы реализующей предложенную методику программы, написанной на языке MATLAB.
ПРОГРАММНОЕ СРЕДСТВО МОДЕЛИРОВАНИЯ МОДУЛЬНЫХ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ ДЛЯ ПРОВЕРКИ ДОПУСТИМОСТИ ИХ КОНФИГУРАЦИЙ
А.Б. Глонина
Стр. 574 — 582
В работе представлено программное средство для проверки критерия допустимости конфигураций модульных вычислительных систем (МВС) реального времени. В качестве примера таких систем рассматриваются системы интегрированной модульной авионики. Конфигурация МВС реального времени считается допустимой, если для нее все работы всех вычислительных задач выполняются в рамках директивных сроков. На основе анализа задач, возникающих при проектировании систем, были сформулированы требования к средству проверки критерия допустимости конфигурации. Обзор существующих программных средств показал, что ни одно из них не удовлетворяет всем требованиям, поэтому было принято решение о разработке собственного средства. Разработанное программное средство позволяет моделировать МВС реального времени и получать временные диаграммы их функционирования, необходимые для проверки критерия допустимости. Благодаря выбранному для моделирования математическому аппарату (сетям временных автоматов с остановкой таймеров) корректность построенных моделей формально доказана. Процесс построения и прогона модели для конкретной конфигурации полностью автоматизирован, поэтому разработанное средство может быть использовано в цикле работы алгоритмов поиска оптимальных конфигураций. Программное средство было интегрировано с САПР планирования вычислений в МВС реального времени, используемой в промышленности, и апробировано на данных, приближенных к реальным. Эксперименты показали, что раз- работанное средство применимо на практике и для конфигураций с длительным интервалом планирования превосходит по быстродействию встроенную в САПР модель МВС. Кроме того, предложенное средство удовлетворяет всем сформулированным ранее требованиям в отличие от встроенной в САПР модели, удовлетворяющей им лишь частично.
INTERPRETATION OF THE MEANING OF NATURAL LANGUAGE PHRASES IN PROBLEM-ORIENTED SYSTEMS
V.A. Billig, I.S. Smirnov
Стр. 583 — 592
The organization of a natural language dialog with a computer is one of the most important problems in the field of artificial intelligence. The expressive power of a natural language makes it difficult to formalize and eliminate ambiguities in understanding phrase meanings. This article considers the approach to interpreting natural language phrases based on the “Meaning–Text” theory. The key point is an intentional dialogue context limitation with a specified domain. This allows the system to conduct a more meaningful dialogue and to solve specific problems of the given domain. The “Eliza–Student” software built upon the developed algorithms is oriented to a fairly broad subject domain, which includes a fair amount of tasks from the Unified State Exam (the Russian abbreviation is “ЕГЭ”, an English analogue is SAT) in informatics. The developed system is able to explain actions performed during the analysis of the text, which contains user questions on solving certain tasks in informatics, solve them and explain decision making in solving process. It seems that the reciprocal form of interaction seems to be the most natural in the learning process. The analysis process is divided into a sequence of stages (preliminary, morphological, syntactic and semantic analysis). Each of them uses different models of language and subject domain. The proposed approach is based on the following ideas: abstraction from the subject area to the latest stages of analysis and focus on the result, i.e. the construction of the most probable, perhaps incomplete, representation of the meaning, despite the incompleteness of the initial information or possible errors in the analysis process. The developed algorithms can be applied to different subject domains.
СИНЕРГЕТИКА ИНФОРМАЦИОННО-КОГНИТИВНОГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ В ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫХ РОБОТОТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ С ДИСТАНЦИОННЫМ ОБМЕНОМ ЗНАНИЯМИ
С.В. Ульянов, А.Г. Решетников
Стр. 593 — 600
В статье представлена технология дистанционного проектирования БЗ нечетких регуляторов, разработанных с использованием программного инструментария «Оптимизатор Баз Знаний» на мягких и квантовых вычислениях. Рассматривается возможность настройки и передачи БЗ с использованием дистанционного подключения к объекту управления. Предложенные технологии позволяют повысить робастность системы управления за счет добавления функций обучения и адаптации к различным ситуациям управления. Представлено сравнение качества управления в нечетких регуляторах при работе в различных режимах. Настройка и передача БЗ нечеткого регулятора реализуются при помощи удаленного соединения с объектом управления в online с использованием технологий Bluetooth и Wi-Fi. В качестве примеров выступают различные модели интеллектуальных автономных роботов. Дистанционная передача БЗ позволяет проектировать множество различных встраиваемых интеллектуальных регуляторов для реализации множества стратегий управления в условиях неопределенности и риска. Реализованная технология обмена знаниями в группе интеллектуальных роботов позволяет гарантированно достигать цели управления и извлекать дополнительные знания за счет формирования нового информационного источника, основанного на синергетическом эффекте объединения знаний. В статье рассматриваются различные варианты взаимодействия робототехнических систем. Приведено краткое описание каждой из систем. Результаты экспериментов демонстрируют возможность гарантированного достижения цели управления коллективом роботов за счет использования технологий мягких вычислений при проектировании БЗ нечетких регуляторов. Разработанный программный инструментарий дает возможность проектировать и настраивать сложные и слабо формализованные технические системы. Данная возможность позволяет существенно сократить время при проектировании интеллектуальной системы управления и повысить надежность системы за счет снижения уровня влияния экспертных оценок на процесс проектирования.
МЕТОД ПОВЫШЕНИЯ ИНТЕРПРЕТИРУЕМОСТИ РЕГРЕССИОННЫХ МОДЕЛЕЙ НА ОСНОВЕ ТРЕХСТУПЕНЧАТОЙ МОДЕЛИ РАЗВИТИЯ МЫШЛЕНИЯ
И.М. Куликовских
Стр. 601 — 608
Повышение обобщающей способности регрессионных моделей приводит к более эффективному решению задач распознавания, прогнозирования, выявления различных стратегий поведения технических и социальных систем. Известные методы повышения обобщающей способности обладают вычислительной эффективностью, но понижают интерпретируемость модели и конечных результатов. Предлагаемая статья является попыткой обратиться к данной проблеме, дополняя задачи регрессии и классификации в контексте задач синтеза фильтров из области цифровой фильтрации и тестирования из области психометрии. Принимая во внимание достоинства решений в альтернативных предметных областях, целью данной работы является создание метода повышения интерпретируемости регрессионных моделей через стимулирование процессов внутренней неопределенности в машинном обучении. Для достижения поставленной цели была создана трехступенчатая модель развития машинного мышления, отражающая динамику анализируемых предметных областей. Эти области связаны едиными процессами внутренней неопределенности, что требует создания соответствующего математического аппарата. Данная работа рассматривает процессы внутренней неопределенности с когнитивной точки зрения через процессы забывания и угадывания. Результатом исследования является реализация ступеней синтеза фильтров, тестирования и интегральной ступени регрессии/классификации в рамках созданной трехступенчатой модели развития мышления. При этом ступень синтеза фильтров моделирует техническую среду, ступень тестирования – социальную среду, а интегральная ступень – социально- техническую среду. Тогда как социальная среда моделирует сознание человека, социально-техническая среда вводит понятие сознания машины. Представленные реализации позволили формализовать метод повышения интерпретируемости регрессионных моделей через формирование принципов перехода от сознания человека к сознанию машины.
ХРАНЕНИЕ И ЭФФЕКТИВНАЯ ОБРАБОТКА НЕЧЕТКИХ ДАННЫХ В СУБД PostgreSQL
В.Е. Сорокин
Стр. 609 — 618
Всего за полвека теория нечетких множеств прошла путь от разработки теоретических основ до широкого практического применения в системах искусственного интеллекта таких областей деятельности, как управление промышленным оборудованием и транспортными средствами, медицинская диагностика и экспертные системы, в том числе для оценки различных рисков, от экономических до экологических. Во многих из них требуются надежное хранение и эффективная обработка больших объемов информации. С этой целью, как правило, применяются СУБД, наиболее совершенными из которых в настоящее время являются объектно-реляционные. Однако нечеткие данные плохо согласуются как с объектной, так и с реляционной моделью данных, и большинство промышленных СУБД не содержат встроенных типов нечетких данных и механизмов работы с ними. К таковым относится и кроссплатформенная свободно распространяемая в исходных кодах объектно-реляционная СУБД PostgreSQL, с применением которой во многом связывается импортозамещение в инфраструктурном ПО. Возможности реляционного моделирования нечетких данных и развитый механизм расширения типов за счет создания требуемых пользовательских типов наряду с мощными процедурными языками в СУБД PostgreSQL позволяют реализовывать различные альтернативные подходы к хранению и обработке нечетких данных. В статье выполнен сравнительный анализ таких подходов с точки зрения поддержания целостности данных и эффективности их обработки, приведены результаты экспериментов на созданных по различным подходам моделям нечетких данных. Предложены проектные решения, повышающие эффективность поиска подобных нечетких данных, сформулированы рекомендации по выбору подхода к моделированию нечетких данных.
АРХИТЕКТУРА ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СИСТЕМЫ ОПТИМАЛЬНОГО УПРАВЛЕНИЯ ЭВОЛЮЦИЕЙ МНОГОСТАДИЙНЫХ ПРОЦЕССОВ В НЕЧЕТКОЙ ДИНАМИЧЕСКОЙ СРЕДЕ
Б.В. Палюх, А.Н. Ветров, И.А. Егерева
Стр. 619 — 624
В статье излагаются ключевые элементы подхода к созданию системы интеллектуальной информационной поддержки инноваций на предприятии, основанного на интеграции механизмов поиска инновационных решений, методов управления эволюцией производственно-технологической системы с использованием созданного хранилища инновационных решений, алгоритмов согласованной оптимизации и идентификации технологических параметров. Рассмотрена возможность использования предложенного подхода применительно к базовому варианту модели функционирования производственно-технологической системы. Проект посвящен фундаментальной научной проблеме создания методов и средств моделей оптимального управления эволюцией многостадийных процессов в условиях динамической неопределенности для повышения их эффективности и долгосрочной устойчивости в течение всего жизненного цикла. Многостадийный процесс рассматривается как многоагентная система, эффективность управления которой зависит от согласованного поведения центра и агентов, их заинтересованности в поиске и внедрении инновационных решений, умения анализировать возможности эволюционного развития. Подход, лежащий в основе предлагаемого в проекте формального аппарата для оптимального управления эволюцией многостадийных процессов, включает разработку и исследование математической модели управления эволюцией многостадийных процессов в нечеткой динамической среде. Он также предполагает разработку метода решения задачи управления эволюцией многостадийных процессов в виде оптимального (субоптимального) закона управления с обратной связью и исследование асимптотических свойств решений полученного функционального уравнения для автономных систем. Разработка методов согласованной оптимизации при взаимодействии центра и группы агентов в условиях расширения их производственно-технологических возможностей также составляет содержание проекта. Реализация разрабатываемых методов и моделей предполагает создание прототипа интеллектуальной системы оптимального управления эволюцией многостадийных процессов в нечеткой динамической среде.
ПРИМЕНЕНИЕ МЕТОДОВ КЛАССИФИКАЦИИ И КЛАСТЕРИЗАЦИИ ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ РАБОТЫ ПРЕЦЕДЕНТНЫХ СИСТЕМ
П.Р. Варшавский, Ар Кар Мьо, Д.В. Шункевич
Стр. 625 — 631
В статье рассматриваются актуальные вопросы повышения эффективности работы систем, использующих рассуждения на основе прецедентов (CBR – Case-Based Reasoning). Прецедентные методы и системы (CBR-системы) активно применяются для решения целого ряда задач в области искусственного интеллекта (например, для моделирования правдоподобных рассуждений (рассуждений здравого смысла), машинного обучения, интеллектуальной поддержки принятия решений, интеллектуального поиска информации, интеллектуального анализа данных и др.). Следует отметить, что современные инструменты для интеллектуального анализа данных, широко используемые сегодня в интеллектуальных системах, системах управления базами данных и знаний, бизнес-приложениях, системах машинного обучения, системах электронного документооборота и др., не обладают развитыми CBR-средствами. Для повышения эффективности работы CBR-систем предлагается использовать модифицированный CBR-цикл, позволяющий сформировать базу удачных и неудачных прецедентов на основе имеющейся экспертной информации (тестовых выборок), а также модификацию алгоритма k ближайших соседей (k-NN) для извлечения прецедентов. Предложенные модификации позволяют повысить качество решения задач интеллектуального анализа данных (в частности, задачи классификации данных). Кроме того, в работе для повышения быстродействия CBR-систем рассматривается возможность сокращения количества прецедентов в базе удачных прецедентов за счет применения методов классификации и кластеризации. С использованием разработанного в среде MS Visual Studio на языке C# прототипа CBR-системы проведены вычислительные эксперименты по оценке эффективности предлагаемых в работе решений на наборе данных из UCI Machine Learning Repository.
КОГНИТИВНЫЕ ГИБРИДНЫЕ СИСТЕМЫ ПОДДЕРЖКИ ПРИНЯТИЯ РЕШЕНИЙ И ПРОГНОЗИРОВАНИЯ
А.Н. Аверкин, С.А. Ярушев, В.Ю. Павлов
Стр. 632 — 642
В работе рассматривается ряд моделей для поддержки принятия решений в динамических ситуациях, характеризующихся слабой структурированностью, основанной на гибридной системе, интегрирующей нечеткую иерархическую модель оценивания и нечеткую когнитивную модель ситуации. Представлены гибридная модель на основе когнитивных карт и иерархий Саати для поддержки принятия решений в динамических ситуациях и нечеткая продукционная модель для моделирования нерационального поведения людей в задачах поведенческой экономики. При создании поведенческой модели принятия решений учитывались модули, отвечающие за эмоции ЛПР, и репрезентативность внутренней модели. В модели используются нечеткая логика и продукционные правила. Этот подход делает модель принятия решений интуитивно понятной благодаря лингвистическим переменным, формирующим продукционные правила. Еще одно преимущество – универсальность и шкалируемость, получаемая при переходе к моделям с большим числом параметров. Представлена модель модулярной системы прогнозирования временных рядов, состоящей из модулей на основе модулярных нейронных сетей, модуля, включающего в себя гибрид нечеткой когнитивной карты и нейро-нечеткой сети ANFIS, и модулей верификации и агрегирования полученных результатов. Подробно в данной статье рассматривается модуль, сочетающий нечеткую когнитивную карту и нейро-нечеткую сеть. Построена нейронная сеть, и продемонстрирована ее структура в сочетании с нечеткой когнитивной картой на примере прогноза показателя «качество жизни населения». Подобные подходы используются в системах бизнес-аналитики для экономики знаний на основе интеллектуальных систем поддержки принятия решений, использующих когнитивные методы анализа сознания людей, вовлеченных в эти процессы, а также тестирование качества ЛПР по их мозговой активности, для параметрической настройки интеллектуальных систем поддержки принятия решений.
ОПТИМАЛЬНАЯ ЭНТРОПИЙНАЯ КЛАСТЕРИЗАЦИЯ В ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМАХ
Б.Г. Аскерова
Стр. 643 — 646
В данной работе исследована возможность разработки нового метода кластеризации данных в информационных системах. Кластеризация – это процесс нахождения возможных групп в заданном множестве с учетом признаков схожести или различия элементов этого множества. Существующий метод энтропийной кластеризации представляет собой информационно-теоретический подход к задаче кластеризации. В статье предлагается метод оптимальной энтропийной кластеризации высокоразмерных данных в информационных системах, который базируется на энтропийном подходе к выбору состояния элементов сообщений. Дано его математическое обоснование. Разработанный метод оптимальной энтропийной кластеризации базируется на известном принципе «малая величина энтропии соответствует большому количеству информационного содержания» и позволяет формировать режим не только оптимальной кластеризации, но и сокращения признакового пространства. Предложены методики вычисления степени оптимальности проведенной кластеризации, а также сокращения признакового пространства высокоразмерных данных при их первичной обработке.
ОЦЕНКА СОСТОЯНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ ИНТЕРНЕТ-САЙТОВ КАК ПЛОХО ФОРМАЛИЗУЕМЫХ ОБЪЕКТОВ НА ОСНОВЕ МЕТОДОВ НЕЧЕТКОЙ ЛОГИКИ
Д.Т. Дим, В.Н. Богатиков, А.Ю. Клюшин
Стр. 647 — 653
Статья посвящена анализу времени загрузки страницы, что является важным показателем для любого web-сайта. Как правило, сайты размещены на web-серверах с определенными характеристиками. Они взаимодействуют с окружающей средой, которая в большей части агрессивна и неопределенна (внешние угрозы, такие как проникновение, отказ в обслуживании, внедрение кода в язык структурированных запросов SQL и т.д.). Нужно отметить, что существуют и неопределенности, порождаемые аппаратным и программным обеспечением. Любой сайт может быть подвержен влиянию внешнего окружения и различных подсистем обслуживания функций web-сайтов, что приводит к возникновению нештатных ситуаций и порождает неопределенность его работы. Степень неопределенности практически не всегда можно оценить только на основании статистического материала. Это приводит к увеличению количества методов и средств интеллектуализации выполнения оценок на основе методов искусственного интеллекта, в частности, методов, построенных на применении нечетких оценок.
ANALYSIS OF WEBSITE SECURITY STATUS BASED ON PERFORMANCE METRICS
D.T. Dim, V.N. Bogatikov
Стр. 654 — 657
The paper is relevant due to the constant evolution of Internet infrastructure including conditions for optimal operation of web systems, information sources, e-commerce and various types of services. During the past twenty years, general information in the World Wide Web (WWW) and the number of users has increaseв almost two hundredfold. With this growth, requirements for technology has become even more critical. However, current research is more about a commercial aspect then the technical one. The paper pays special attention to assessing website performance quality regarding information technology indicators. It also considers a fuzzy Markov chain to define specific website productivity states.
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ КОНЦЕПТ-КАРТ ДЛЯ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО СОЗДАНИЯ ПРОДУКЦИОННЫХ БАЗ ЗНАНИЙ
Н.О. Дородных, А.Ю. Юрин
Стр. 658 — 662
Актуальность использования концептуальных моделей в форме концепт-карт для автоматизированного формирования баз знаний интеллектуальных систем обусловливает необходимость разработки специализированного алгоритмического и программного обеспечения. В данной работе рассмотрен подход, обеспечивающий прототипирование баз знаний экспертных систем продукционного типа на основе анализа концепт-карт IHMC CmapTools. Подход основан на выделении исходных структурных элементов концепт-карт из файлов формата Concept Mapping Extensible Language (CXL) и на их преобразовании в конструкции целевого языка программирования баз знаний, в частности, C Language Production System (CLIPS). Приведены описание основных этапов подхода, анализируемых конструкций CXL (в частности, concept-list, linkingphraselist, connection-list), а также иллюстративный пример преобразований. Особенностью предлагаемого подхода является использование онтологической модели в качестве универсальной промежуточной формы представления знаний, полученных из концепт-карт, не зависящей от языка программирования баз знаний, и авторской графической нотации – Rule Visual Modeling Language (RVML), обеспечивающей наглядное отображение и уточнение причинно-следственных отношений в виде логических правил (продукций). Рассмотренное алгоритмическое обеспечение реализовано в составе исследовательского прототипа программного средства Personal Knowledge Based Designer (PKBD), которое в настоящий момент используется в учебном процессе в Иркутском национальном исследовательском техническом университете.
ПРОГРАММНЫЙ КОМПЛЕКС ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ РАСПРЕДЕЛЕННОЙ БАЗОЙ ДАННЫХ
Н.Е. Тимофеева, К.А. Полулях
Стр. 663 — 667
Предлагается программное решение для управления и тестирования распределенной БД, позволяющее сделать распределенность БД прозрачной для пользователя. В статье освещаются основные теоретические аспекты распределенного хранения данных, а именно такие понятия, как распределенная БД, однородная и неоднородная распределенная БД, фрагментация таблиц, основные критерии распределенности БД, клиент-серверная технология проектирования распределенной БД. Проводится анализ тестов быстродействия и надежности БД. Даются критерии оценки производительности СУБД, влияющие на скорость обработки данных и их алгоритмические решения. Актуальность представленной темы обусловлена отсутствием необходимых тестов для тестирования производительности СУБД, а также универсального программного комплекса для проектирования распределенной БД. В статье описаны схема и структуры серверной и клиентской частей приложения программного комплекса. Разработан программный комплекс для управления и тестирования распределенной БД, который позволяет управлять однородной реляционной распределенной БД. Особенностями приложения являются возможность тестирования СУБД во всех узлах сети, которые принимают участие в создании распределенной БД, а также возможность включения любых других СУБД с помощью минимального добавления функционала в программный комплекс.
ПРОГРАММНЫЙ КОМПЛЕКС АНАЛИЗА НЕЭКВИДИСТАНТНЫХ ВРЕМЕННЫХ РЯДОВ НА ОСНОВЕ НЕПРЕРЫВНОГО ВЕЙВЛЕТ-ПРЕОБРАЗОВАНИЯ
С.А. Прохоров, А.А. Столбова
Стр. 668 — 671
На практике исследователю часто приходится иметь дело с неэквидистантными (нерегулярными) временными рядами. В данной статье рассматриваются алгоритмы их непрерывного вейвлет-преобразования, которое является одним из методов частотно-временного анализа данных. Предлагается алгоритм для получения массива регулярных сдвигов преобразования, учитывающий нерегулярность исходных данных: выбирается интервал принудительной дискретизации, определяется число сдвигов и вычисляются их значения. На основе предложенного алгоритма разработан алгоритм непрерывного вейвлет-преобразования неэквидистантных временных рядов. В процессе вычисления оценки коэффициентов преобразования учитываются лишь те отсчеты временного ряда, которые попадают в ширину вейвлета. Преимуществом данного алгоритма является то, что результат преобразования носит регулярный характер. Разработанные алгоритмы реализованы в комплексе программ. Показаны результаты экспериментов для моделей неэквидистантных временных рядов с p-преобразованием и с дрожанием (с распределением случайной величины по равномерному закону и закону Симпсона). Быстродействие алгоритма повышается за счет учета эффективного радиуса базового вейвлета и вычисления его ширины.
МЕТОДЫ И СРЕДСТВА ПОСТРОЕНИЯ АЛГОРИТМОВ ЛОГИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ПО ГРАФИЧЕСКИМ МОДЕЛЯМ
А.В. Парамонов
Стр. 672 — 677
В статье рассматриваются проблемы, возникающие при составлении алгоритмов управления в автоматизированных системах управления технологическими процессами на базе программируемых логических контроллеров, а именно алгоритмов логического управления. Такие алгоритмы реализуются, например, в системах управления электроприводом верхнего уровня. Процесс составления алгоритмов будем называть алгоритмизацией. Одной из основных проблем алгоритмизации задач логического управления является отсутствие визуальных, интуитивно понятных форм представления алгоритмов, не требующих от пользователя знаний сверх его компетенции. Под пользователем алгоритма здесь подразумеваются и программист, и эксперт в предметной области. В случае программиста знаниями сверх компетенции являются знания о предметной области, а в случае эксперта – знания о формальных теориях, лежащих в основе форм представления алгоритмов, навыки корректной постановки задачи управления. Целью данного исследования является повышение уровня абстракции процессов алгоритмизации задач логического управления. Для достижения поставленной цели в статье предлагаются графические модели автоматизированных технологических установок как средство алгоритмизации указанных задач, формализуется понятие алгоритма логического управления применительно к графическим моделям, дается детальное описание методов получения по графическим моделям алгоритмов логического управления в форме таблиц решений с ограниченными входами и в форме таблиц, реализующих автоматы Мура. Приводится описание специализированной среды разработки графических моделей и алгоритмов логического управления Logic Algorithm Designer. Описываются интерфейс программы, основные функциональные возможности, принципы работы программы. Приводятся примеры алгоритма логического управления и программного кода функционального блока МЭК 61131-3, генерируемого автоматически из алгоритма. Предложенные в статье методы и средства алгоритмизации позволяют улучшить связь разработчика программ с экспертами предметной области, сохраняя при этом высокое качество этих программ, обеспечивая их полноту и непротиворечивость. Использование предложенных методов и средств позволяет снизить затраты времени на разработку за счет автоматического получения кода и значительно более детальной проработки алгоритма управления.
СПОСОБЫ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ ТЕКСТОВОЙ ИНФОРМАЦИИ ПРИ АВТОМАТИЗИРОВАННОМ РУБРИЦИРОВАНИИ КОРОТКИХ ТЕКСТОВЫХ ДОКУМЕНТОВ
П.Ю. Козлов
Стр. 678 — 683
Электронные сообщения граждан (жалобы, обращения, предложения и т.д.) с точки зрения возможности их автоматизированной обработки обладают рядом специфических особенностей: в значительной части случаев небольшой объем документа, что затрудняет его статистический анализ; отсутствие структуризации, что усложняет процедуры извлечения информации; наличие большого количества грамматических и синтаксических ошибок, что обусловливает необходимость реализации нескольких дополнительных этапов обработки; нестационарность тезауруса (состава и важности слов), зависящего от выхода новых нормативных документов, выступлений должностных лиц и политических деятелей и т.д., что вызывает необходимость использования процедур динамической классификации рубрик. В статье описываются этапы автоматизированного анализа и методы формализации текстовых документов. Предлагается метод рубрицирования, который использует результаты морфологического и синтаксического этапов с модифицированной лингвистической разметкой текстовых документов. В качестве синтаксического парcера рассматриваются современные программные продукты MaltParser и LinkGrammar, которые строят деревья зависимостей для всех предложений в документе. Приводятся стандартные лингвистические разметки MaltParser и LinkGrammar применительно к коротким текстовым документам, а также модификация разметки LinkGrammar для использования их рубрицирования. В процессе использования известных программных продуктов для проведения дополнительных этапов анализа придется столкнуться с проблемой разнообразия лингвистических разметок. Например, большинство синтаксических парсеров на выходе представляет каждое предложение текста в виде деревьев зависимостей, которые описывают лингвистической разметкой. Лингвистическую разметку для дальнейшей классификации и назначения весовых коэффициентов необходимо модифицировать, тем самым увеличивая размерность метрики. Описывается разработанный метод рубрицирования, который учитывает экспертную оценку важности слов для каждой рубрики, а также синтаксическую роль слов в предложениях. Приведена диаграмма процесса автоматизированного рубрицирования жалоб и предложений в разработанной системе анализа. Описан эксперимент, который подтверждает целесообразность использования синтаксических парсеров в подобных системах, что приводит к увеличению точности рубрицирования. Даны рекомендации по улучшению точности разработанного метода и использованию аппарата теории нечетких множеств и методов когнитивного моделирования для разрешения проблемы нестационарности тезауруса систем, которые зависят от выхода нормативных документов и выступлений должностных лиц.
О ЗАДАЧЕ РЕТРОКОНВЕРСИИ НЕФОРМАТНЫХ ДОКУМЕНТОВ В СИСТЕМАХ ФОРМИРОВАНИЯ И ПРЕДОСТАВЛЕНИЯ ЦИФРОВОГО КОНТЕНТА
А.Н. Сотников, И.Н. Чередниченко
Стр. 684 — 689
Рассматривается математическое обоснование решения задачи ретроконверсии (восстановления) сканированных неформатных документов применительно к задаче наполнения и публикации цифровых фондов электронных библиотек. Рассмотрены алгоритмы автоматической кластеризации и формирования автоадаптивных шрифтов, используемые для ретроконверсии документов. В качестве механизма работы с кластеризуемыми объектами используется классический подход для формирования вектора признаков на основе модели алгоритма вычисления оценок, описывающего каждый рассматриваемый объект. Алгоритм автоматической кластеризации построен на основе статистического подхода к формированию характеристических векторов каждого кластера и к динамическому построению разделяющих гиперплоскостей. В связи со спецификой решаемых задач используется контурный подход к обработке графических объектов, который позволяет применить методы частотного анализа на основе преобразования Фурье. Представлены оценки необходимой и достаточной размерности вектора признаков, используемого как для описания графических объектов, так и для их восстановления с минимальными искажениями в результате формирования выходных документов, полученных при выполнении ретроконверсии. Приведены возможные перспективы развития описанного метода ретроконверсии неформатных документов в области организации контекстного поиска внутри графических документов.
МЕТОДИЧЕСКИЙ ПОДХОД К ФОРМИРОВАНИЮ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ ТРЕБОВАНИЙ К СИСТЕМЕ ЗАЩИТЫ ОТ КОМПЬЮТЕРНЫХ АТАК ДЛЯ АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ И ЕГО ПРОГРАММНАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ
Е.Б. Дроботун
Стр. 690 — 698
Одной из основных стадий разработки и построения автоматизированных систем управления различного назначения в защищенном исполнении является формирование функциональных требований к разрабатываемой автоматизированной системе, в том числе и функциональных требований к защите автоматизированной системы от компьютерных атак и других видов информационно-технического воздействия. Оптимально сформированные и обоснованные функциональные требования к системе защиты от компьютерных атак позволят, с одной стороны, обеспечить необходимый уровень защиты автоматизированной системы, а с другой – минимизировать потребление вычислительных и человеческих ресурсов защищаемой автоматизированной системы, объем которых в любой автоматизированной системе ограничен и конечен. Одним из возможных путей формирования и обоснования оптимальных функциональных требований к системе защиты от компьютерных атак является применение риск-ориентированного подхода к формированию и обоснованию этих требований, который заключается в выявлении степени опасности и вероятности проявления возможных угроз безопасности в отношении защищаемой автоматизированной системы. В статье предлагается методический подход к формированию функциональных требований к системам защиты от компьютерных атак для автоматизированных систем управления, основанный на оценке риска угроз безопасности информации в автоматизированной системе и угроз ее безопасного функционирования. Применение предложенного методического подхода позволит сформировать оптимальные функциональные требования к системе защиты от компьютерных атак для автоматизированных систем управления различного назначения, реализация которых дает возможность достичь оптимального распределения ресурсов автоматизированной системы для обеспечения функционирования системы защиты от компьютерных атак.
ПРОТОКОЛ ДЛЯ ДЕЦЕНТРАЛИЗОВАННОЙ СИСТЕМЫ ХРАНЕНИЯ С ИЗБЫТОЧНЫМ КОДИРОВАНИЕМ
П.К. Карасюк, Д.С. Мигинский
Стр. 699 — 705
Репликация, используемая во многих распределенных системах хранения данных для обеспечения отказоустойчивости, приводит к многократному уменьшению эффективного дискового пространства. Чтобы решить эту проблему, для обеспечения сохранности данных вместо репликации можно использовать избыточное кодирование. Многие хранилища в силу CAP-теоремы для обеспечения высокой доступности и масштабируемости отказываются от строгой согласованности в пользу согласованности в конечном счете – гарантии, что согласованность данных будет достигнута через конечное время после внесения последнего внешнего изменения в систему. Однако при переходе от репликации к избыточному кодированию в парадигме согласованности в конечном счете возникают сложности при восстановлении данных, связанные с необходимостью поддерживать достаточное количество согласованных между собой фрагментов кодового слова. В статье предложен основанный на Dynamo протокол для распределенного хранилища данных, который вычисляет контрольные суммы от хранимых объектов с помощью кодов Рида–Соломона и использует их в дальнейшем для возможного восстановления, что позволяет обеспечить тот же уровень отказоустойчивости, что и при репликации, но ценой меньшей избыточности. Протокол поддерживает возможность выполнения над объектом конкурентных операций записи и чтения, отслеживает сбои в сети и учитывает их в дальнейшей работе. Допускаются фиксированное число постоянных отказов узлов и любые кратковременные сбои без потери данных и отказа обслуживания клиентских запросов. Протокол протестирован в системе имитации распределенной среды на заранее выбранных проверочных сценариях пользовательских сообщений и сбоев. В статье продемонстрирована работа протокола на некоторых сценариях.
РАЦИОНАЛЬНАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ ПРОЦЕССА РАЗРАБОТКИ ПРИКЛАДНОГО ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ КАК ПРЕДПОСЫЛКА УСПЕШНОЙ АВТОМАТИЗАЦИИ ПОДДЕРЖКИ ПРИНЯТИЯ РЕШЕНИЙ
О.В. Тиханычев, Л.В. Макарцев
Стр. 706 — 710
Несмотря на достаточно длительный период практического применения программных продуктов и развития средств разработки ПО, сам процесс их разработки до настоящего времени оптимизирован недостаточно. Прежде всего это касается разработки прикладного ПО. Как показывает анализ предметной области, существенная часть проблем создания качественного ПО обусловлена организацией разработки прикладных программ. В настоящее время существует достаточно широкий спектр методологий разработки ПО и инструментов для их программной реализации: Rational Unifield Process, Microsoft Solution Framework, Extreme Programming, Agile, Capability Maturity Model Integration. В статье рассмотрены возможные подходы к рациональной организации данного процесса с использованием специализированных программных систем, таких как Team Foundation Server, на основе стандарта управления проектами Project Management Body of Knowledge (PMBoK). Сделаны выводы об объективной необходимости использования для решения организационно-технических проблем создания ПО средств автоматизированной организации разработки. В то же время использование только системы TFS, как и любого другого продукта организации управления проектами, не решает всех организационных проблем. Для успешной реализации применения подобных систем необходимо организовать взаимодействие всех участников процесса, обеспечить подготовку и внедрение в процесс разработки программ всех категорий специалистов. Как показывает мировая практика, реализация предлагаемых мер может существенно повысить эффективность разработки и сопровождения жизненного цикла ПО, обеспечив переход от существующих ремесленных подходов к программированию к промышленной разработке программ.
МОДЕЛЬ ОЦЕНКИ ВРЕМЕННЫХ ХАРАКТЕРИСТИК РЕШЕНИЯ ЗАДАЧИ В ГЕОИНФОРМАЦИОННОЙ СИСТЕМЕ КОРАБЛЯ
П.И. Смирнов, Т.М. Татарникова, Н.В. Яготинцева
Стр. 711 — 714
Предлагается модель оценки временных характеристик обработки данных в геоинформационной системе корабля, представляющей собой локальную вычислительную сеть с коммутацией сегментов. Сетевая информационная инфраструктура корабля позволяет обеспечить одновременную передачу данных между всеми взаимодействующими парами «клиент–сервер». Математическим аппаратом модели служит разомкнутая сеть систем массового обслуживания. Параметрами модели являются интенсивность входного потока заявок, производительность узлов геоинформационной системы корабля и матрица переходных вероятностей. Оценка временных характеристик обработки данных реализуется проведением вычислительного эксперимента на модели. Постановка задачи моделирования сформулирована как задача выбора технических характеристик клиентской части геоинформационной системы при обеспечении гарантированного времени отклика системы. Построенные в результате эксперимента зависимости времени обработки данных от нагрузки на систему и от производительности автоматизированных рабочих мест позволяют выбрать оптимальный вариант комплексирования клиентской части геоинформационной системы корабля с ее серверной частью. Требование к гарантированному времени обработки данных варьируется в зависимости от района плавания и представляет собой свертку времени установления соединения «клиент–сервер» и времени приема пространственных данных навигационными системами корабля.
ПРОГРАММНАЯ СИСТЕМА ВЫЯВЛЕНИЯ СТЕПЕНИ ГАРМОНИЗАЦИИ ТВОРЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫХ АГЕНТОВ
Н.Ю. Мутовкина, В.Н. Кузнецов, А.Ю. Клюшин, Н.А. Семенов
Стр. 715 — 720
В статье рассмотрена информационная система, предназначенная для выявления степени гармонизации творческих решений интеллектуальных агентов. Согласно общепринятому подходу к интеллектуальным многоагентным системам и их предназначению, рассматривается взаимодействие между агентами при решении ими определенной творческой задачи. Все они относятся к сложным задачам с сообщением информации и алгоритмами манипуляции, предполагающими на завершающей стадии процедуры согласования и адаптации с учетом меняющихся как внешних, так и внутренних условий функционирования системы и реализации решения. Цель исследования заключается в выявлении агентов, наиболее эффективно решающих поставленную задачу. Агент может быть эффективным сам по себе, а в коллективе его эффективность снижается. И наоборот, работа в команде может способствовать повышению активности агента, действенности его работы. Все агенты системы равноправны. Эффективность деятельности каждого из них оценивается по одной и той же методике. Каждый из агентов предлагает свое решение поставленной задачи. Эти решения сравниваются на предмет гармоничности. Если уровень гармоничности соответствует заданному, многоагентная система признается эффективной. Все агенты действуют сообща, на благо общей цели и достигают ее с заданным качеством или выше такового. В противном случае структура и состав системы пересматриваются. Главная цель при этом – найти такие состав и структуру многоагентной системы, при которых действия между агентами будут наиболее слаженными, что обеспечит решение поставленных задач. В результате исследования установлено, что в силу интеллектуальности агенты склонны к изменению своего психо-поведенческого типа в зависимости от времени, которое они тратят на решение. Увеличение временного интервала, как правило, ведет к смене компромиссного типа на уклоняющийся или принуждающий. То есть для агентов характерен переход от оптимистичного настроя к пессимистичному (депрессивному). Чтобы пресечь такие переходы и «смены настроений», применяются определенные управляющие воздействия с учетом необходимости индивидуального подхода к каждому агенту.
МЕТОД УПРАВЛЕНИЯ ПАКЕТОМ ПРОЕКТОВ ЗАКАЗОВ НА ПРЕДПРИЯТИИ ОБОРОННО-ПРОМЫШЛЕННОГО КОМПЛЕКСА
В.Ю. Семенов, Р.В. Допира, Д.В. Ягольников
Стр. 721 — 725
Статья посвящена решению задачи управления пакетом проектов заказов на предприятии оборонно-промышленного комплекса. Если в процессе реализации крупных проектов показатели освоенного объема и фактических затрат совпадают с плановыми, то при фиксированных целях (относительно планируемого суммарного объема и планируемой продолжительности) необходимость в оперативном управлении отсутствует. Если же в процессе реализации проекта наблюдаются отклонения основных показателей освоенного объема от плановых значений, возникает необходимость оперативного управления. Рассматриваются различные возможные случаи несоответствия основных показателей, и предлагается метод управления процессом выполнения проекта. Ключевая идея, лежащая в основе метода освоенного объема, заключается в следующем: показатели освоенного объема являются характеристиками, на основании исследования которых на ранних стадиях выполнения проекта возможна (иногда достаточно точная) оценка их будущих значений и, следовательно, выработка на их основе своевременных оперативных управляющих воздействий. Предложенные показатели могут описывать проекты, состоящие как из одной, так и из нескольких операций. Если проект состоит из нескольких операций, возникает вопрос о том, как агрегировать показатели подпроектов, операций и т.д. Важную роль при этом играют структура декомпозиции работ (дерево работ, в котором проект последовательно разбивается на более мелкие составляющие) и план контроля затрат – совокупность процедур определения стоимостей элементов структуры декомпозиции работ и правил их агрегирования. Основные преимущества метода заключаются в том, что он оперирует теми же показателями, что и руководитель проекта (который делает это формально или интуитивно), достаточно прост в использовании и, что самое главное, позволяет принимать решения в реальном режиме времени.
ПОКАЗАТЕЛИ БЕЗОПАСНОСТИ КОСМИЧЕСКОГО АППАРАТА В ПОЛЕТЕ И ГЕНЕРАЦИЯ ИНФОРМАЦИИ ДЛЯ ПРЕДУПРЕЖДЕНИЯ О ВЫСОКОСКОРОСТНОМ ВЗАИМОДЕЙСТВИИ
С.В. Ягольников, А.А. Храмичев, А.Н. Катулев, Б.В. Палюх, И.И. Зыков
Стр. 726 — 732
В данной работе рассматривается одно из ключевых необходимых условий для обеспечения безопасности функционирования космического аппарата, находящегося на орбите, – своевременное и достоверное предупреждение об угрозе опасных столкновений космического аппарата с малоразмерными объектами космического мусора. Цель предупреждения – своевременная защита аппарата от столкновений. Предполагается, что космический аппарат оснащен оптико-электронной системой обнаружения и измерения координат текущего положения объектов, окружающих защищаемый аппарат. Предложены показатели безопасности функционирования космического аппарата, обусловленные возможными столкновениями с объектами космического мусора, программы и структуры алгоритмов выработки информации для предупреждения о возможных столкновениях. Предложены следующие программы и алгоритмы: оценка опасности обнаруженного оптико-электронной системой объекта космического мусора; перевод координат объекта из сферической системы координат оптико-электронной системой в инерциальную систему координат с началом в центре Земли и сглаживание их как выборки измерений в инерциальной системе для последующего построения эллипса-орбиты движения объекта; оценка текущего расстояния между космическим аппаратом и обнаруженным объектом космического мусора, в частности, алгоритмы определения координат точки пересечения плоскости эллипса движения космического аппарата траекторией движения объекта космического мусора, проверки условия прохождения эллиптической траекторией движения космического аппарата через вычисленную точку пересечения, вычисления длин дуг траекторий движения объекта космического мусора и космического аппарата от текущих точек их положения до установленной точки пересечения при выполнении условия ее принадлежности траектории движения космического аппарата, вычисления текущего расстояния между космическим мусором и космическим аппаратом; оценка момента времени возможного столкновения объекта с аппаратом.
ПРОГРАММНЫЙ КОМПЛЕКС МОДЕЛИРОВАНИЯ СИСТЕМЫ РАДИОЛОКАЦИОННОГО РАСПОЗНАВАНИЯ
Т.В. Калинин, А.В. Барцевич, С.А. Петров
Стр. 733 — 738
Для построения эффективных радиолокационных систем распознавания используются не только теоретические исследования, но и методы математического и физико-математического моделирования. Теория статистических решений является общей методологической основой решения многих локационных задач. Решение задач распознавания различных воздушных объектов также основывается на теории вероятности и статистике. В статье рассматривается программный комплекс моделирования системы радиолокационного распознавания для оценки влияния различных факторов на эффективность ее работы, являющийся ее статистической математической моделью. Программная реализация статистической модели осуществлена в системе MATLAB. Для этого изучены соответствующие теоретические основы и на их основе разработан алгоритм. Программная реализация состоит из подпрограмм в соответствии с логикой работы системы распознавания. Одна подпрограмма охватывает процессы, происходящие в радиолокационном канале измерения, и позволяет оценить влияние характеристик радиолокационного канала на точность измерения параметров объектов. Другая подпрограмма моделирует процесс радиолокационного распознавания и позволяет оценить ее эффективность в зависимости от выбранных характеристик радиолокационного канала измерения при заданном алфавите классов и предлагаемом рабочем словаре признаков. Третья подпрограмма позволяет оценить информативность выбранных признаков для поиска наиболее эффективных для создания рабочего словаря признаков. Для удобства работы пользователя программа разработана как приложение с графическим интерфейсом с возможностью проводить исследования и с сохранением результатов в отдельный файл.
ПОСТРОЕНИЕ ОНТОЛОГИИ НА ОСНОВЕ НЕРЕЛЯЦИОННОЙ БАЗЫ ДАННЫХ ДЛЯ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СИСТЕМЫ ПОДДЕРЖКИ ПРИНЯТИЯ РЕШЕНИЙ МЕДИЦИНСКОГО НАЗНАЧЕНИЯ
А.П. Еремеев, С.А. Ивлиев
Стр. 739 — 744
По мере наращивания объемов данных в системах здравоохранения становится возможным использование комплексных методов программной обработки данных для поддержки принятия решений в сложных проблемных ситуациях. Ввиду сильной гетерогенности среды (разные формы отчетности, форматы файлов, итеративный процесс работы с пациентом) требуется создание гибкой системы, которая позволит эффективно работать в описанных условиях. Рассматривается процесс построения и использования онтологии на основе нереляционной БД для интеллектуальной системы поддержки принятия решений для исследования и диагностики сложных патологий зрения и для проведения интеллектуального анализа данных в гетерогенной среде. Также рассматривается построение программного интерфейса для работы с такой онтологией. Создаваемая онтология ориентирована на хранение как данных об обследованиях пациентов, проводимых врачом, так и заключений по ним. Нереляционая БД позволяет в таком случае более эффективно оперировать данными в гетерогенных средах, примером которых являются медицинские исследования. Показаны основные преимущества нереляционных БД по сравнению с традиционными реляционными: более удобное оперирование данными в рамках заданной онтологии, ее расширение и дополнение, извлечение требуемых данных по запросу. Описана программная реализация предложенного подхода и проиллюстрирована ее работа. По итогам проведенной работы предложены дальнейшие пути развития в данной области, а именно: обобщение полученных результатов на решение других схожих задач медицинской диагностики, а также подключение новых методов, таких как семантический поиск по историям болезней, в реализуемую интеллектуальную систему поддержки принятия решений.
ПРИМЕНЕНИЕ МЕТОДОВ МЕТААНАЛИЗА В ДИАГНОСТИКЕ И ЛЕЧЕНИИ ПАЦИЕНТОВ С ПЕЧЕНОЧНОЙ НЕДОСТАТОЧНОСТЬЮ
Б.А. Кобринский, А.И. Молодченков, Н.А. Благосклонов, А.В. Лукин
Стр. 745 — 753
В статье достаточно подробно рассмотрены принципы, лежащие в основе различных методов метаанализа, и основные отличия инструментария для их применения. Представлены и обсуждаются клинические варианты печеночной недостаточности и их описания в литературных источниках различных стран и регионов мира (Россия, Азия, Европа и Северная Америка). Предложено применение теоретико-множественной модели, атрибуты которой должны учитывать особенности характера и течения болезни при различной природе болезни и в разные периоды ее развития. Полученные данные должны найти применение в последующем метаанализе. На этом этапе, являющемся основным, должны быть сформированы подгруппы больных по сходству клинических проявлений и результатам применения разных схем лечения. Подход с использованием метода метаанализа для оценки мировых литературных данных позволит предлагать наиболее адекватные методы терапии заболевания у конкретного больного в зависимости от характера существенных изменений при диагностике у него определенной формы печеночной недостаточности. Это обеспечит переход (по аналогии) к направленному применению определенных медицинских средств.
СИСТЕМА ПОДДЕРЖКИ ПРИНЯТИЯ РЕШЕНИЙ ПРИ ОПРЕДЕЛЕНИИ НОЗОЛОГИЧЕСКОЙ ФОРМЫ ГЕПАТИТА
Г.А. Дмитриев, А.Н. Астафьев
Стр. 754 — 757
Статья посвящена решению проблемы определения нозологической формы гепатита с целью снижения ошибок при оценке данных анамнеза и клинических анализов. Проблема решается с помощью ПО, моделирующего опыт специалистов, путем итерационного обучения на эталонных ситуациях. Поставленная перед системой поддержки принятия решений задача состоит из шестидесяти пяти входных факторов (анализов и анамнезов) и четырех выходных значений, характеризующих форму гепатита. Набор входных факторов выбран исходя из рекомендаций по клинической диагностике формы гепатита, нозологические формы выбирались в соответствии с требованиями международной системы классификации болезней. Предложенный алгоритм решения задачи основан на применении модифицированного итерационного метода Качмажа для решения систем линейных уравнений нейронной сети, при решении происходит расчет весовых коэффициентов. Выбранный метод позволяет производить расчет, эффективно используя вычислительные возможности. Система реализована в среде разработки Embarcadero Delphi, в качестве сервера БД использован FirebirdSQL. БД содержит 280 эталонных образов, участвующих в обучении системы. Общее количество итераций для формирования базы весовых коэффициентов составляет 260, полученная ошибка обучения равна 0,2–0,3. Применение образов, содержащих наибольшую ошибку, позволяет понизить ошибку и общее количество образов. Система прошла клиническую апробацию на полных данных 100 реальных пациентов, коэффициент корреляции составил 0,7. В ряде случаев применение разработанной системы позволяет повысить эффективность лечения. Применение данного подхода также возможно для оценки эффективности лечения гепатита.
СРАВНЕНИЕ АЛГОРИТМОВ DLA И RLA ПРИ МОДЕЛИРОВАНИИ ПОРИСТЫХ СТРУКТУР
А.Ю. Тыртышников, И.В. Лебедев, С.И. Иванов
Стр. 758 — 764
В статье анализируются разные способы генерации структур пористых материалов. Показана перспективность методов агрегации, ограниченной диффузией (DLA), и агрегации, ограниченной реакцией (RLA), для моделирования и визуализации высокопористых материалов аэрогелей. Авторами были разработаны алгоритмы расчетов с использованием DLA и модифицированного RLA. Модификация алгоритма RLA по сравнению с DLA заключается в учете вероятности агрегации частицы при столкновении с кластером. Частица агрегируется не всегда, а с заданной вероятностью. Это позволяет влиять на разветвленность генерируемой структуры. ПО реализовано на языке C# в среде Microsoft Visual Studio. Для работы данного ПО необходимы операционная система Microsoft Windows 7 и выше и не менее 2 Гб ОЗУ. Реализована визуализация сгенерированных структур аэрогелей. В результате сравнения двух методов установлено, что метод DLA требует меньше вычислительного времени, чем RLA, однако позволяет моделировать не только структуру, но и процесс гелирования (создания структуры), давая возможность контролировать площадь удельной поверхности структуры и распределение пор по размерам в ней. В статье приведены расчетные данные и алгоритмы генерации различных структур аэрогелей. Показано, что при уменьшении вероятности слипания генерируемой структуры происходит падение производительности модифицированного алгоритма RLA, что особенно сильно заметно на больших структурах. Сделан вывод о целесообразности применения метода DLA при генерации больших структур и отсутствии необходимости в учете распределения пор по размерам.
РАЗРАБОТКА И ПРОГРАММНАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ АЛГОРИТМОВ НЕПРЕРЫВНОГО ВЕЙВЛЕТ-ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ВРЕМЕННЫХ РЯДОВ С РЕГУЛЯРНОЙ ДИСКРЕТИЗАЦИЕЙ
А.А. Столбова
Стр. 765 — 769
Одним из активно развивающихся направлений анализа данных является вейвлет-преобразование, которое применяется для анализа медицинских данных, обработки изображений и в других областях. В статье рассматриваются способы вычисления коэффициентов непрерывного вейвлет-преобразования случайных процессов с регулярной дискретизацией. При классическом подходе вычисление некоторых коэффициентов может оказаться избыточным из-за того, что ряд значений вейвлетов равны нулю. Для устранения избыточности предлагается использовать характеристики вейвлетов во временной области, что позволяет получить ширину окна вейвлета, зависящую от заданного масштаба. Таблица с полученными значениями характеристик для основных вейвлетов, таких как Гаусса 1–8-го порядков, DOG-вейвлета и вейвлета Морле, приведена в статье. На их основе предложен алгоритм вычисления значений вейвлетов, который позволяет уменьшить число отсчетов используемого вейвлета: для каждого заданного масштаба определяется число ненулевых значений вейвлета и вычисляются их значения. Таким образом, в результате получаем массив всех значений вейвлетов, необходимых для преобразования. Для оценки коэффициентов непрерывного вейвлет-преобразования предложен алгоритм, основанный на сокращении повторных вычислений вейвлетов. Сокращение вычислений достигается за счет учета инвариантности вейвлетов относительно сдвига. Таким образом, вычислив один раз ненулевые значения вейвлетов для всех масштабов и сохранив их, достаточно обращаться по номеру к значению, соответствующему номеру сдвига. Разработанные алгоритмы реализованы в виде комплекса программ. Показано, что предложенный алгоритм работает быстрее классического и без значительной потери точности вычислений.
МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ РЕОГРАММ СОСТОЯНИЯ В ПРОГРАММАХ TABLE CURVE 2D/3D КАК ОСНОВА ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССАМИ СТРУКТУРИРОВАНИЯ МНОГОКОМПОНЕНТНЫХ ЭЛАСТОМЕРНЫХ КОМПОЗИТОВ
А.С. Кузнецов, В.Ф. Корнюшко
Стр. 770 — 777
В настоящее время большинство изделий из эластомерных материалов получают в процессе структурирования, что представляет собой химический процесс пространственного сшивания и технологический процесс создания готового изделия из эластомеров. Современное промышленное производство изделий из эластомеров – сложный многостадийный процесс, характеризующийся наличием нескольких стадий. В общем виде система производства изделий из эластомеров представляет собой пример химико-технологической системы с последовательным соединением элементов. В работе рассматриваются единая химико-технологическая система производства изделий из эластомеров, а также химико-технологические процессы смешения и структурирования многокомпонентных эластомерных композитов как составляющие химико-технологической системы. В настоящее время требования к уровню свойств изделий из эластомеров все более ужесточаются. Для получения кондиционных изделий с требуемым комплексом свойств необходимо четкое соблюдение последовательности и параметров всех подготовительных и технологических операций и стадий резинового производства. Повышению качества готового продукта способствуют применение методов контроля и управления процессами смешения и структурирования, системный анализ производственных процессов, их детальное вербальное и математическое описание, а также информационное обеспечение принятия решений при контролировании процессов смешения и вулканизации на основе анализа реометрических кривых и информационных БД. Организация управления процессом структурирования эластомерных композитов невозможна без его информационной поддержки на основе современных информационных технологий и систем. Построена интеллектуальная информационная система управления сложными химико-технологическими процессами структурирования многокомпонентных эластомерных композитов на основе анализа и моделирования реографической информации. Проведено математическое моделирование реограмм состояния многокомпонентных эластомерных композитов с использованием нелинейных относительно параметров моделей. Приведены критерии качества полученных моделей, приемы визуализации основных показателей процесса структурирования многокомпонентных эластомерных композитов с использованием современных программных продуктов. Показано, что аналитические приборы являются неотъемлемой частью интегрированной интеллектуальной информационной системы управления сложными химико-технологическими процессами структурирования многокомпонентных эластомерных композитов.
ПОСТРОЕНИЕ ЕДИНОЙ АРХИТЕКТУРЫ ИНТЕГРАЦИИ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ДАННЫХ В ГОРНОДОБЫВАЮЩЕЙ КОМПАНИИ
И.О. Темкин, И.С. Конов, А.Л. Кубенова, Л.Г. Зартенова
Стр. 778 — 784
В статье представлен анализ существующих подходов к организации информационных систем, таких как интеграция по принципу точка–точка, реализация с помощью общей БД, создание единой шины данных, и к их модификации. На примере горнорудного производства рассмотрено использование как готовых решений на базе сторонних ERP-систем, так и собственных приложений, разработанных в компаниях горнодобывающего сектора. Проанализированы используемые методы интеграции различных систем, обеспечивающих единую информационную базу предприятий. Рассмотрены типизированные бизнес-процессы горнорудных предприятий, охватывающие весь цикл производственно-экономической деятельности, и выполняемые при этом задачи с выделением ключевых особенностей и ограничений для создаваемых систем. Описаны обобщенные потоки данных, характерные для горнорудных компаний, а также способы информационного взаимодействия систем на различных функциональных уровнях. В рамках исследуемой области озвучена проблема, связанная с необходимостью изменения существующих архитектур интеграции данных. Дана оценка существующих подходов к организации информационных систем и выделены преимущества и недостатки таких подходов с точки зрения горнодобывающих компаний. Предложено решение на основе сервис-ориентированной архитектуры. Рассмотрена возможность создания единой корпоративной интеграционной шины, позволяющей наиболее эффективно осуществлять интеграцию новых систем в существующую ИС предприятия при минимальных трудозатратах, с учетом ограничений и поставленных задач исследуемой области. Описаны базовые механизмы, рассмотрены преимущества и недостатки использования такого подхода, представлен обобщенный способ его реализации для горнодобывающих компаний.
МОДЕЛЬ СЕРВИСНОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ КОМПЬЮТЕРНЫХ ТРЕНАЖЕРОВ ВОЕННОГО НАЗНАЧЕНИЯ
А.В. Вус
Стр. 785 — 789
В статье рассматриваются вопросы сервисного обслуживания компьютерных тренажеров для подготовки военных специалистов. В связи с активным перевооружением Вооруженных Сил РФ отмечается важность применения компьютерных тренажеров для подготовки военных специалистов. Определяются общая модель жизненного цикла компьютерного тренажера и модель существующей системы сер- висного обслуживания. Проводится анализ существующей системы сервисного обслуживания компьютерных тренажеров военного назначения и ее места в жизненном цикле тренажера, выявлены недостатки системы. Определяются показатели актуальности компьютерного тренажера, влияющие на эффективность применения компьютерного тренажера для подготовки военных специалистов в образовательных организациях и учебных заведениях и их связь с сервисным обслуживанием. Рассматривается целесообразность проведения работ по модернизации и по бюллетеням для актуализации компьютерного тренажера. Обосновывается необходимость создания новой модели сервисного обслуживания компьютерных тренажеров, позволяющей учитывать вопросы актуализации и доработки специального ПО. Отмечается роль организации-разработчика в актуализации компьютерного тренажера. Предложена модель сервисного обслуживания, позволяющая поддерживать компьютерный тренажер не только в исправном, но и в актуальном состоянии.
АНАЛИЗ ОСОБЕННОСТЕЙ ПРОЦЕССОВ УПРАВЛЕНИЯ ТРЕБОВАНИЯМИ К ИНФОРМАЦИОННЫМ СИСТЕМАМ ГОСУДАРСТВЕННЫХ СТРУКТУР
И.И. Гриб, Ю.С. Вишняков, А.Б. Жижченко, С.А. Поликарпов, А.Н. Сотников, Н.В. Табаченко
Стр. 790 — 793
Работа посвящена исследованию процессов управления требованиями к информационным системам корпоративного уровня на различных стадиях их жизненного цикла. Существует множество методик и нотаций, описывающих процесс управления требованиями к ПО. Процессам создания, имплементации и сопровождения корпоративных информационных систем, особенно для бизнес-среды, посвящено большое количество научных исследований, однако существует значительный пробел в исследовании и практических рекомендациях для информационных систем государственных учреждений, учитывающих их специфику и особенности. В ситуации, когда информатизация в стране приняла всеобъемлющий характер, информационные системы массово создаются, модернизируются и развиваются. Для эффективной разработки, внедрения и сопровождения корпоративных информационных систем, в первую очередь государственных, необходимо обеспечить процесс управления требованиями к таким системам и к их базовым компонентам.