2018 год, №1

Содержание выпуска
ПРОГРАММНЫЕ СРЕДСТВА РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ ОПТИМИЗАЦИИ РАЗМЕЩЕНИЯ ТРАНСПОРТНЫХ ОБЪЕКТОВ НА ОСНОВЕ АЛГОРИТМА КЛАСТЕРИЗАЦИИ С ПРОЕКЦИЕЙ
Б.А. Есипов
Стр. 5 — 11
Выбор оптимального расположения логистических центров является актуальной задачей для всех видов перевозок. Решение ее для реальных задач региона или страны приводит к математическим алгоритмам высокой сложности. В статье предлагаются математическая модель и новый метод решения задачи оптимального размещения логистических центров двухуровневой сети перевозок на основе применения математического аппарата кластерного анализа. При заданных геоинформационных параметрах производств-поставщиков, а также заданной топологии дорог, станций или других объектов транспортной инфраструктуры ставится задача оптимального выбора логистических центров. Для сети железных дорог логистическими центрами могут быть, например, контейнерные пункты. Критерием оптимизации является минимизация общего суммарного объема перевозок в тонно-километрах от производств до контейнерных пунктов. Для этого в качестве оптимизационной математической модели используется модель разбиения объектов на кластеры. Искомыми кластерами являются подмножества точек-производств со своими центрами – контейнерными пунктами. Поскольку центры кластеров обязательно должны находиться на железнодорожных станциях, предложен новый алгоритм кластеризации с проекцией. Исследованы возможности такого алгоритма кластеризации, названного k-means pro. Рассмотрена методика выбора количества центров (кластеров) по обобщенному экономическому показателю затрат на перевозки и создание логистических центров. Приведены примеры расчетов для предприятий и железных дорог Приволжского федерального округа на основе созданного ПО.
СИСТЕМНЫЙ АНАЛИЗ ОБЪЕКТОВ ТРАНСПОРТНОЙ ИНФРАСТРУКТУРЫ В ГЕОИНФОРМАЦИОННОЙ СРЕДЕ
Т.И. Михеева
Стр. 12 — 18
С позиции системного анализа среди задач, решаемых в рамках управления функционированием транспортной инфраструктуры, отдельно стоит мониторинг характеристик улично-дорожной сети, транспортных потоков, технических средств управления движением. Решение таких задач требует инструментов, обеспечивающих эти процессы универсальными средствами создания и динамической модификации объектов. В качестве методологической и информационной основы построения геоинформационной системы управления функционированием транспортной инфраструктуры используются модели таксономии, которые лежат в основе объектно-ориентированного конструирования инструментальных сред, ориентированных на разработку сложноорганизованных систем. Интеллектуальная транспортная геоинформационная система ITSGIS является средством для хранения и обработки геоданных, обладает огромным потенциалом в области интеллектуальной поддержки принятия решений. Области применения ITSGIS основаны на задачах сетецентрического управления. Интеллектуальность ITSGIS обеспечивается наличием в функционале нейросетевых технологий. С помощью нейросетей сформирован универсальный аппарат, решающий различные специфические задачи из разных проблемных областей, в том числе в управлении транспортными процессами. Одной из подсистем ITSGIS является система экспертной дислокации технических средств организации дорожного движения на тематические слои электронной карты, предназначенная для проверки корректности установки дорожных знаков и светофоров. Для выявления мест концентрации ДТП на карте в интеллектуальной транспортной системе реализованы методы, основанные на использовании интеллектуальной технологии Data Mining. В геоинформационной составляющей ITSGIS ведется учет геообъектов (полигональных, линейных, точечных) электронной карты с их семантическим наполнением (назначение геообъекта, принадлежность организации, отсканированные документы, контакты для связи с населением).
СЕТЕЦЕНТРИЧЕСКОЕ УПРАВЛЕНИЕ НА ОСНОВЕ МИКРО- И МАКРОМОДЕЛЕЙ ТРАНСПОРТНЫХ ПОТОКОВ
С.В. Михеев
Стр. 19 — 24
В качестве методологической основы технологии сетецентрического управления транспортными потоками использованы таксономические модели сложноорганизованной интеллектуальной транспортной геоинформационной среды ITSGIS. Геоинформационный анализ и таксономическое проектирование позволили разработать эволюционную технологию моделирования поведения потоков на улично-дорожной сети. Сетецентрическое координированное управление потоками позволяет упорядочить транспортные потоки, увеличить пропускную способность сети и улучшить экологию за счет сокращения транспортных задержек. Любой модуль имитационной среды ITSGIS, локализованный информационно, как программный эквивалент класса объектов транспортной инфраструктуры, характеризуется триадой , где ТуреOb – тип объектов класса, TFunction – действия над объектами – переменными типа ТуреOb, Algorithm – схемы поведения объектов-экземпляров класса. TFunction и ТуреOb экспортируются из модуля-класса, Algorithm инкапсулированы в нем так, что пассивация и активация элементов Algorithm вне модуля опосpедована, – она производится через вызовы элементов TFunction. Конечная задача локального управления – переключение светофорных сигналов в зоне одного перекрестка, для нее в качестве ТуреOb выступают объекты класса «Регулируемый_Перекресток», в качестве TFunction – метод MLocalControl. Эта задача разделена на частные задачи (Algorithm): фазообразование, компоновка фаз, коррекция длительностей, формирование переходных интервалов и др. Целью управления на перекрестке является обеспечение безопасного и эффективного движения. В качестве основополагающего критерия эффективности алгоритмов принята величина задержки. При расчете сетецентрического управления с использованием программ координации задачи решаются с помощью графоаналитического метода и определения сдвига фаз. Использование объектно-ориентированных геотехнологий позволяет в среде ITSGIS моделировать макроструктуру различной сложности с произвольным набором имманентных свойств. Система моделирования транспортных потоков, проходящих через транспортные узлы (перегоны, перекрестки, кольца, железнодорожные переезды, тоннели), на которых присутствуют объекты транспортной инфраструктуры (регулируемые и нерегулируемые пешеходные переходы, светофоры, дорожные знаки, ограждения, искусственные дорожные неровности и т.д.), использует модели разного представления (микромодели, макромодели, мультиагентные модели, интеллектуальные социообъекты).
ПОСТРОЕНИЕ МОДЕЛИ ТРАНСПОРТНОЙ ИНФРАСТРУКТУРЫ НА ОСНОВЕ ПРОСТРАНСТВЕННО-СПЕКТРАЛЬНОЙ АЭРОКОСМИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ
А.А. Федосеев, Т.И. Михеева, С.В. Михеев
Стр. 25 — 31
Рассматривается задача синтеза тематического слоя объектов транспортной инфраструктуры на основе данных дистанционного зондирования Земли, получаемых космическими и воздушными средствами. Описаны структура информационного пространства дистанционного зондирования объектов транспортной инфраструктуры с использованием методологии стратификации, а также основные страты информационного пространства дистанционного зондирования Земли, объединяющие совокупности однотипных информационных объектов и подлежащие дальнейшему расслоению для получения требуемого уровня детализации. Предложена схема информационной поддержки управления характеристиками и состоянием объектов транспортной инфраструктуры на основе данных дистанционного зондирования Земли, уровни которой включают в себя страты информационной и методической инфраструктур. При этом страта функциональной инфраструктуры содержит данные геоинформационной модели, обеспечивающей актуализацию данных, хранящихся в БД, и их визуализацию на электронной карте. Построена модель структурно-параметрического синтеза тематического слоя электронной карты в среде геоинформационной системы для объектов транспортной инфраструктуры на аэрокосмических изображениях. В рамках данной задачи разработаны модели решения задач экстрагирования объектов транспортной инфраструктуры на космических снимках высокого пространственного разрешения в условиях ограниченного состава спектральных признаков, а также с использованием гиперспектральной информации. Данные модели являются базовыми для решения задач определения геометрических характеристик транспортной сети, поиска изменений ее конфигурации и оценки загруженности транспортной сети динамическими объектами транспортной инфраструктуры – авто-транспортом. Описаны характерные признаки объектов, используемые в процессе синтеза тематического слоя объектов транспортной инфраструктуры. Так как в работе используются только прямые дешифровочные признаки, внимание сосредоточено на яркостных (спектральных) и геометрических признаках объектов класса «Транспортная_сеть», «Транспортное_средство», «Дорога», «Проезжая_часть», «Обочина», «Тротуар», «Велосипедная_дорожка», «Разделительная_полоса», «Разметка», «Природный_объект».
ВЕБ-МОДЕЛЬ РАСПРЕДЕЛЕННОЙ ИНФОРМАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ РЕАЛЬНОГО ВРЕМЕНИ
Н.А. Остроглазов, А.И. Чугунов, М.А. Кудрин, В.В. Елизаров
Стр. 32 — 37
В статье описываются подходы к решению проблемы эффективного использования вычислительных ресурсов при проектировании сложноорганизованных веб-ориентированных распределенных систем, а также разработка веб-модели распределенной информационной системы реального времени проведения конкурсов научно-образовательных работ. Система реализована на основе фреймворка Yii на языке PHP. Взаимодействие между сервером приложений и клиентским приложением организовано с использованием паттерна MVC (Model View Controller), где представлением является интерфейс пользователя с инструментами для работы в системе, а контроллер обеспечивает взаимодействие между моделью и представлением. Клиентское приложение спроектировано на основе паттерна проектирования «Модуль» за счет механизма замыканий (closures) на языке JavaScript. Такой подход к организации структуры веб-системы создает условия для обеспечения централизованной обработки, хранения и доставки пространственных данных через сеть Интернет для удаленных пользователей. В системе реализовано разделение пользователей по ролям на «Администратор», «Проверяющий» и «Участник». В статье описаны диаграммы деятельности пользователей с ролями «Администратор» и «Проверяющий», построенные по методологии UML (Unified Modeling Language – унифицированный язык моделирования). Разработанная система позволяет в режиме реального времени подавать заявки на участие в конкурсе научно-образовательных работ «Участнику конкурса», проверять, утверждать, отклонять и отправлять на доработку заявки, а также формировать документы с подведением итогов конкурса «Проверяющему», тем самым осуществляя и контролируя весь цикл деятельности по организации проведения конкурса научно-образовательных работ в веб-системе.
СИСТЕМА ГЕОДИНАМИЧЕСКОЙ 3D-ВИЗУАЛИЗАЦИИ ВИРТУАЛЬНЫХ ТУРИСТИЧЕСКИХ МАРШРУТОВ
О.К. Головнин, Н.Н. Кутовой
Стр. 38 — 43
Представлена разработанная автоматизированная система построения и геодинамической визуализации виртуальных туристических маршрутов. Система предназначена для повышения эффективности процесса поддержки принятия решений при планировании туристического путешествия. Маршрут в программной системе представляется в виде виртуального тура, содержащего эквидистантную проекцию панорамных видеозаписей с привязкой к координатам местности на электронной карте. Система обеспечивает динамическую 3D-визуализацию маршрута в веб-ориентированном приложении с архитектурой SaaS. В дополнение к туристическому динамическому видеомаршруту на электронной карте отображаются статические туристические (исторические) объекты, также привязанные к объектам карты и снабженные семантической характеристикой (текст, фото, ссылки на интернет-ресурсы, аудиозаписи). Описаны концепция разработки логической модели системы на основе предметной области, общая структурная схема системы, примененные модули интерфейсов, инструменты подключаемых библиотек, используемые программные средства и алгоритмы функционирования. Взаимодействие с основными загруженными данными в системе происходит с помощью программных функций, реализованных на основе алгоритмов компьютерного зрения и обработки изображений с использованием библиотеки OpenCV. Система базируется на геоинформационной платформе ITSGIS и использует специализированное ПО WayMark для обработки исходных данных, получаемых с мобильных геовидеолабораторий: навигационных координат, изображений и видеозаписей с нескольких камер. Потенциальными потребителями системы должны стать не только многочисленные туристические организации, для решения непосредственных задач которых предназначен функционал системы, но и самостоятельно путешествующие частные лица. Разработанная система обеспечивает формирование и визуализацию виртуального туристического маршрута и повышает информационную мобильность туристов. В системе доступны функции поиска геовидеомаршрутов по критериям: минимальное время прохождения маршрута, количество точек интересных мест, минимальное или максимальное расстояние.
ПРЕЦЕДЕНТНАЯ СИСТЕМА ПОДДЕРЖКИ ПРИНЯТИЯ РЕШЕНИЙ ПО ДЕЛАМ ОБ АДМИНИСТРАТИВНЫХ ПРАВОНАРУШЕНИЯХ
О.К. Головнин, Е.А. Романова
Стр. 44 — 50
Описана разработанная прецедентная система поддержки принятия решений в процессе анализа административных правонарушений, поддерживающая возможность работы как через веб-интерфейс, так и с помощью настольного приложения. Система обеспечивает автоматизацию поддержки принятия решений и контроля процессуальных сроков, а также автоматизацию сбора, планирования и анализа информации, используемой в процессе производства по делам об административных правонарушениях. Система предназначена для организаций, уполномоченных возбуждать и рассматривать дела об административных правонарушениях. Разработан информационно-логический проект, описаны архитектура, программные модули и функциональные возможности созданной системы. Система обеспечивает формирование документов и отчетов, необходимых для ведения учета дел об административных правонарушениях. В ней реализован контроль процессуальных сроков производства, формируется календарь задач для каждого пользователя. Система обеспечивает поддержку принятия решений в процессе производства по делам об административных правонарушениях. В статье описана интегрированная математическая модель поддержки принятия решений на основе онтологической модели представления знаний и технологии Case-based reasoning поиска описания прецедентов (паттернов) решения подобных задач в базах знаний. Подход к рассуждению по паттернам, реализованный в системе, использует как общие знания предметной области, аналогичные ситуации и решения, так и специфические данные и выводы из конкретных ситуаций (паттернов). Решение по задаче принимается, исходя из аналогичной ситуации, имевшей место в прошлом, и принятого по ней решения. Ожидается, что применение научных и практических результатов, полученных по результатам выполнения работы, позволит повысить эффективность деятельности организаций, участвующих в процессе производства по делам об административных правонарушениях.
РАЗРАБОТКА МОДЕЛИ ИМИТАЦИИ ЗНАЧЕНИЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ГИДРОАГРЕГАТА ДЛЯ ТРЕНАЖЕРА ОПЕРАТИВНОГО ПЕРСОНАЛА
А.В. Никулина, Л.С. Зеленко
Стр. 51 — 55
Тренажерная подготовка оперативного персонала гидроэлектростанций (ГЭС) – одна из наиболее эффективных форм профессионального обучения, поскольку она позволяет формировать навыки управления технологическими процессами как в нормальных, так и в аварийных условиях. Программный тренажер дает возможность максимально реалистично воссоздавать ход технологического процесса, включая индикацию, блокировки, логику работы реального оборудования. Это особенно важно для операторов ГЭС, деятельность которых связана с восприятием большого объема информации. В статье рассмотрены требования к тренажеру оперативного персонала ГЭС и сценарии обучения. Приводятся примеры регистрируемых технологических параметров гидроагрегата и соответствующие им линии трендов. Цель авторов – разработка модели гидроагрегата, позволяющей имитировать все режимы его работы и изменять значения его технологических параметров в интервалах, соответствующих реальным. Предложено рассматривать построение имитационной модели гидроагрегата как задачу восстановления регрессии, в качестве способа ее решения выбран механизм искусственных нейронных сетей. С помощью этого механизма можно моделировать сложный вид связей между технологическими параметрами гидроагрегата и определять будущие значения этих параметров с большой точностью. Кроме того, искусственная нейронная сеть хорошо обучается на реальных исторических данных, полученных из системы управления гидроагрегата. Для моделирования параметров разработан программный модуль, в котором для группы из n выбранных для сценария входных параметров строится n трехслойных нейронных сетей с прямой передачей сигнала, то есть моделируется зависимость каждого из n параметров от остальных (n–1) параметров. В статье приведены реализованные в модуле функции и сценарии.
РАЗРАБОТКА ОНТОЛОГИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ УЧЕБНОГО КУРСА ДЛЯ СИСТЕМ ЭЛЕКТРОННОГО ДИСТАНЦИОННОГО ОБУЧЕНИЯ
Е.А. Шумская, Л.С. Зеленко
Стр. 56 — 59
В информационное образовательное пространство «Школа информатики СГАУ» входят несколько информационных систем, в том числе две системы электронного дистанционного обучения, которые построены на разных технологиях (одна разработана на базе LMS Moodle, другая на технологии виртуальных миров). Обе системы предназначены для изучения одного и того же учебного материала, отличаются только формой представления материала. Структура учебного курса в системах также во многом идентична: содержание курса представлено в виде дерева, корень дерева распадается на темы, состоящие из лекций и тестов; лекции разбиваются на параграфы, каждый из которых может включать иллюстрации; тесты состоят из вопросов с различным количеством вариантов ответа. Авторами было разработано ПО, позволяющее синхронизировать содержание учебного контента двух систем, но его применение на практике оказалось достаточно трудоемким. Настоящая статья раскрывает один из способов решения проблемы совместного использования учебного контента данными системами электронного дистанционного обучения, он основан на использовании онтологической модели учебного курса. Проводится обзор литературы, посвященной применению онтологических моделей в дистанционном обучении, предлагается собственная онтологическая модель учебного курса, разработанная с использованием открытого редактора онтологий и фреймворка для построения баз знаний Protege. Онтологии, построенные в Protege, могут быть экспортированы во множество форматов, включая RDF (RDF Schema), OWL и XML Schema. В статье также приведена схема работы сервиса, основанного на базе знаний. Реализация онтологической модели учебного курса и ее интеграция в информационное образовательное пространство «Школа информатики СГАУ» позволят повысить эффективность разработки учебных курсов и использования образовательного контента.
ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ АЛГОРИТМОВ ИНИЦИАЛИЗАЦИИ ВЕСОВЫХ КЭФФИЦИЕНТОВ СЕТИ ВОЛЬТЕРРИ НА РЕШЕНИЕ ЗАДАЧИ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ
И.В. Лёзина, К.В. Сараева
Стр. 60 — 63
В статье описана разработанная авторами автоматизированная система прогнозирования нефтяных котировок нейронной сетью Вольтерри. Реализованы три алгоритма инициализации весовых коэффициентов: алгоритм имитации отжига, эволюционный алгоритм и случайная инициализация. Система предоставля ет пользователю такие возможности, как загрузка выборок, установка параметров обучения, выбор алгоритма инициализации весовых коэффициентов с установлением для них параметров и просмотр результатов прогнозирования. Кроме того, существует возможность сохранять параметры нейронной сети в XML-файл, что впоследствии позволяет выполнять прогнозирование с применением уже обученной сети. При тестировании пользователь может загрузить ранее созданную сеть или работать с текущей сетью, загрузить файл с выборкой, а затем просмотреть результаты тестирования. Все результаты сохраняются в файлах формата .xlsx. Разработанную систему можно применять для прогнозирования показателей цен на нефть. В качестве показателя качества работы спроектированной системы было выбрано среднеквадратическое отклонение. Для проведения вычислительных экспериментов использованы показатели цен на нефть марки B rent и WTI за определенный период. По результатам проведенных исследований сделан вывод о том, что использование алгоритмов оптимизации при начальной инициализации весовых коэффициентов дает более точный результат прогнозирования, чем случайная инициализация.
КОМПЛЕКС ПРОГРАММНЫХ СРЕДСТВ ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ПОГРЕШНОСТИ ИЗМЕРЕНИЙ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ЛАЗЕРНОГО КРУГЛОМЕРА
В.Н. Белопухов, О.А. Заякин, А.В. Манухин, А.А. Ростов
Стр. 64 — 71
Настоящая работа посвящена комплексу программных средств, созданному для помощи в исследовании нового способа измерений отклонений от круглости. Одной из важных целей исследования является изучение основной погрешности измерений данным способом. Лабораторный макет прибора, реализующего этот способ, был разработан в Самарском филиале Физического института РАН. Сейчас он используется в Самарском университете в учебном процессе. Там же продолжается его доводка. Принцип действия кругломера заключается в том, что контролируемая поверхность сканируется сфокусированным пучком лазера и определяется положение зеркально отраженного лазерного пучка (пат. России 2109250). Практического приложение – контроль отклонений формы дорожки качения внутреннего кольца подшипника. Функции исследовательского комплекса программных средств: получение данных предобработки из внешних файлов, расчет радиального профиля, отклонения от круглости и волнистости после однократного сканирования, статистический анализ результатов этих измерений по серии повторных сканирований и оценка погрешности координатных измерений в каждой точке профиля. Согласно предварительным результатам и анализу серии измерений, оценка их основной погрешности – 0,07 мкм для отклонений от круглости и 0,05 мкм для волнистости, если не учитывать погрешность кинематики при сканировании. Эти результаты хорошо совпадают с результатами, которые показывают применяемые сейчас приборы, такие как интерферометры и контактные кругломеры, в рассматриваемом практическом приложении. Погрешности измерений в основном вызваны кинематическими погрешностями в процессе работы узла поворота контролируемого изделия. Сделан вывод о том, что лабораторный макет прибора все же нуждается в усовершенствовании и что его метрологические характеристики могут быть улучшены. Учитывая недостаток финансирования разработки, предложено сбор и предварительную обработку данных проводить там, где для этого есть возможность, а дальнейшие вычисления выполнять в облаке.
МУЛЬТИАГЕНТНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ РАСПРОСТРАНЕНИЯ И ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ИНФИЦИРУЮЩИХ СУЩНОСТЕЙ
К.Е. Климентьев
Стр. 72 — 78
В статье рассматриваются основные подходы к мультиагентному моделированию процессов инфицирования, характерных для технических сетей и живой природы. Примерами таких процессов являются развитие эпидемий болезнетворных микроорганизмов среди живых существ, распространение компьютерных вирусов и червей от компьютера к компьютеру, расширение лесных пожаров, передача информационных сообщений в технических и социальных сетях и т.п. Кратко обрисованы традиционные подходы к решению этой и смежной задач. Описана общая модель «вселенной». Введены основные множества объектов и их атрибутов, рассмотрены отношения между ними, характерные для моделируемых процессов и явлений. Анализируются графовые модели пространства, включая полный граф, безмасштабный граф, геометрический граф и различные решетки. Описаны основные состояния, в которых могут находиться агенты. Рассматриваются различные модели переходов из состояния в состояние, среди которых SI, SIS, SIR, SEIR, SIDR и т.п. Обсуждаются различные способы сканирования целей, такие как последовательное сканирование, случайное сканирование, поиск по списку, контратака и др. Описывается способ настройки темпоральных характеристик отдельных агентов. Одной из важных особенностей, отличающей данную разработку от аналогов, является возможность моделирования развития эпидемий во вселенных с изменяющимися законами. Например, в процессе модельного прогона возможно изменение топологии графов, числовых атрибутов объектов и алгоритмов поведения агентов. Использование таких моделей позволило бы получать более адекватные результаты. Также в статье рассматривается архитектура системы моделирования, поддерживающей рассмотренные аспекты и их комбинации. Представлен пример конкретной программной реализации.
МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ АКТИВНОСТИ ПОЛЬЗОВАТЕЛЕЙ ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ
А.А. Сытник, Т.Э. Шульга, Н.А. Данилов, И.В. Гвоздюк
Стр. 79 — 84
В статье рассматриваются проблемы удобства использования ПО. Удобство использования является одним из основных критериев качества ПО в целом. Существуют различные подходы и методики, применяемые для анализа удобства использования программных продуктов, однако большинство из них основывается на эвристическом подходе, то есть на заранее собранных рекомендациях и гипотезах относительно того, как пользователь взаимодействует с программным интерфейсом. По мнению авторов, одна из основных проблем при разработке формальных методов оценки удобства использования – отсутствие формализованного представления данных активности пользователей программных продуктов. Целью исследования является разработка математической модели активности пользователей ПО. В основу исследования положена популярная в современной научной литературе идея о том, что индикатором проблем удобства использования может быть наличие часто повторяемых одинаковых последовательностей действий пользователей. В работе кратко рассматриваются подходы, применяемые при оценке удобства использования пользовательских интерфейсов, основанные на идее поиска закономерностей и шаблонов в поведении пользователей. Показано, что задачу поиска шаблонов поведения пользователей можно представить как задачу поиска последовательных шаблонов из области интеллектуального анализа данных и применять соответствующие методы. Вводится ряд формальных определений в области представления данных активности пользователей. Предлагается математическая модель активности пользователей ПО, основанная на теории последовательных шаблонов для предметной области оценки удобства использования. Данная модель может быть применена при автоматизированной оценке эффективности удобства пользовательских интерфейсов.
УНИВЕРСАЛЬНАЯ МОДЕЛЬ ДАННЫХ КАК СРЕДСТВО ХРАНЕНИЯ ИНФОРМАЦИИ ПРИ РЕШЕНИИ ПРИКЛАДНЫХ ЗАДАЧ КРИСТАЛЛОХИМИИ
Д.Е. Яблоков
Стр. 85 — 90
Для нормального функционирования любой информационной системы необходимо, чтобы ее модель данных адекватно отражала реалии той предметной области, для которой она разрабатывается. Важным обстоятельством при этом является проблема правильного выбора стратегии моделирования данных, позволяющей отобразить их информационное содержание. Основной акцент в статье делается на том, что моделирование данных, как собственно и сам выбор модели данных, является очень важным этапом в процессе разработки БД, закладывающим основы понятийного аппарата, в терминах которого будет производиться работа с системой хранения. При этом модель данных рассматривается как некоторая концепция, которая применительно к конкретным данным позволяет пользователям и разработчикам трактовать их уже как информацию, то есть сведения, отражающие состояние объектов и их отношений в рамках какой-либо предметной области. Под концепцией понимается основанная на целостных и систематизированных представлениях совокупность взглядов, позволяющая выражать определенный способ понимания или трактовки каких-либо предметов, событий, процессов или явлений, имеющих ту или иную информационную ценность. Приведенный в статье пример упрощенной универсальной модели данных является достаточно общим, он может поддерживаться большинством приложений и обеспечивать добавление данных любого вида без указания конкретных имен таблиц или полей, ассоциированных с абстракциями, представляющими объекты реального мира, которые необходимы при использовании реляционной модели данных в чистом виде. При использовании универсальной модели становится возможным ввод информации, структура которой не определена заранее, а структурные связи типа «сущность–атрибут», «сущность–сущность» или «отношение–атрибут» могут изменяться в режиме работы приложения.
МУЛЬТИАГЕНТНАЯ АППРОКСИМАЦИЯ ПОВЕДЕНИЯ ПОЛЬЗОВАТЕЛЕЙ СОЦИАЛЬНЫХ СЕТЕЙ
А.В. Иващенко, А.А. Хорина, А.Р. Диязитдинова
Стр. 91 — 94
Cоциальные сети становятся одним из основных поставщиков больших данных для анализа поведения пользователей. При этом само поведение каждого пользователя сети Интернет представляет собой интересный и сложный объект для формализации и изучения. Один человек может быть представлен в нескольких социальных сетях под разными именами, обладать несколькими параллельными интересами, иметь собственную специфическую стратегию издания и потребления информации в виде постов, сообщений и комментариев и взаимодействовать с другими пользователями путем обмена информацией. С учетом специфики проявления активности пользователей социальных сетей, обладающих относительной независимостью и самоорганизацией, предлагается модель такого поведения, основанная на реализации мультиагентной технологии. В данной статье описаны проблема, архитектура решения и технические детали ее реализации, подкрепленные результатами моделирования и анализа реальных данных для ряда популярных социальных сетей. Впервые вводится понятие мультиагентной аппроксимации поведения, определяющего приближенное описание реальных прецедентов поведения пользователей интегрированной информационной среды с помощью мультиагентной имитационной модели. В рамках предложенного решения интерес пользователя социальной сети представлен в виде комбинации контекста и фокуса. Такой подход позволяет формализовать колебания пользовательского интереса под влиянием внешних событий с учетом фактора времени и человеческого фактора. Предложенный подход обеспечивает возможность описания и программной реализации шаблонов (паттернов) поведения членов социальных сетей в Интернете для последующего имитационного моделирования и анализа с целью выявления трендов и отклонений.
МОДЕЛЬ ОТКРЫТОГО КУБА ДЛЯ АНАЛИЗА БОЛЬШИХ ДАННЫХ В СОЦИАЛЬНЫХ СЕТЯХ
А.В. Иващенко, Н.М. Шлычкова, В.А. Исайко, П.В. Ситников
Стр. 95 — 98
Социальные сети можно рассматривать как важнейший источник больших данных, описывающих взаимодействие пользователей в процессе обмена информацией. Выявление закономерностей на этом уровне позволяет определять основные особенности поведения, выявлять информационное влияние, обнаруживать и анализировать колебания интересов пользователя к различным информационным объектам и событиям и т.п. Применение такого рода аналитики на практике позволяет реализовывать эффективную контекстную рекламу, повышать эффективность работы социальных сетей, а также решать различные проблемы информационной безопасности. Анализ больших данных, описывающих взаимодействие пользователей социальных сетей, является сложной технической проблемой: необходимо интегрироваться с несколькими социальными сетями для импорта данных, ассоциировать отдельные профили одних и тех же пользователей в разных сетях, сопоставлять факты их взаимодействия с реальными событиями и выявлять основные тенденции и отклонения. Для решения этой задачи предлагается модель открытого куба, основанная на построении ортогональной системы индикаторов, характеризующих изменение данных в зависимости от разных факторов. При этом производится распределение возникающих событий взаимодействия относительно пользователей, динамики развития их интереса во времени, реакции на внешние события и т.д. с помощью инструментария взаимного корреляционного анализа временных рядов с использованием интервальных корреляционных функций. В данной статье описываются основные проблемы анализа больших данных в социальных сетях, предлагаемая модель открытого куба и алгоритм анализа данных, позволяющий выявлять отклонения в поведении пользователей социальных сетей. Описанная модель и ее реализация были испытаны и апробированы с использованием типового набора данных, полученных из ряда социальных сетей. В дополнение к реальному регулярному набору результатов переговоров пользователей социальных сетей была введена партия сообщений, генерируемых онлайн-ботом, существование которого было выявлено посредством предложенного подхода.
РЕГУЛЯРИЗОВАННЫЕ ОРТОГОНАЛЬНЫЕ МОДЕЛИ ВЕРОЯТНОСТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК С УСЛОВИЕМ ВЫПОЛНЕНИЯ ИХ ОСНОВНЫХ СВОЙСТВ
С.А. Прохоров, И.М. Куликовских
Стр. 99 — 101
Представление модели вероятностной характеристики в виде разложения в ряд Фурье – один из наиболее эффективных способов понижения сложности модели. Широкое применение при решении задач идентификации, фильтрации и анализе динамических систем нашли ортогональные системы функций, позволяющие представить длинные временные последовательности в виде более короткого спектра разложения. Для повышения устойчивости и достоверности ортогональной модели вероятностной характеристики используются различные подходы: оптимизация параметров ортогональной модели; применение устойчивых численных схем для вычисления коэффициентов разложения; построение взвешенных моделей, позволяющих учесть особенности поведения динамических систем, в частности, нестационарных систем и систем с запаздыванием, и т.д. Особый интерес представляет метод, учитывающий необходимость выполнения ортогональной моделью основного свойства вероятностной характеристики. Он сводится к необходимости вычисления поправок для коэффициентов разложения, величина которых рассчитывается с учетом основных свойств вероятностных характеристик и базисных функций. Таким образом, построение совокупности ортогональных моделей требует различных реализаций в зависимости от постановки задачи и анализируемой динамической системы. Данная работа обобщает предложенный ранее математический аппарат для реализации описанного метода, который позволяет следующее: предложить обобщенное описание поправочных коэффициентов для учета основных свойств функциональных характеристик в матричной форме; показать, что предложенные оценки аналогичны оценкам коэффициентов, регуляризованным по норме L2; ввести ядровую функцию для описания основных свойств функциональных характеристик. Результатом работы является теоретическое обоснование устойчивости предложенных регуляризованных оценок. Предложенный математический аппарат для описания регуляризованных ортогональных моделей позволяет свести оценку поправочных коэффициентов для различных вероятностных характеристик и базисных функций к единому алгоритму и, как следствие, существенно повысить вычислительную эффективность ее программной реализации.
ПРЕДПРИЯТИЕ КАК ЦЕЛЕУСТРЕМЛЕННАЯ СИСТЕМА
Ю.М. Лисецкий
Стр. 102 — 106
В статье рассматривается предприятие как целеустремленная система. Даны общие сведения об организации и научном аппарате, описывающем ее построение и функционирование. Приведены иерархическая структура предприятия как организации, основная цель деятельности которой лежит в экономической сфере, и его функциональная модель. Проведен анализ характерных свойств предприятия c позиции общих принципов построения и функционирования систем. Изложены подходы и методы исследования предприятия как сложной производственной системы, в основе которых лежит системный подход. Данный подход позволяет комплексно оценить любую производственно-хозяйственную деятельность и деятельность системы управления на уровне конкретных характеристик, а также осуществлять анализ определенной ситуации в пределах отдельно взятой системы, выявлять характер проблем входа, процесса и выхода. Применение системного подхода позволяет наилучшим образом организовать процесс принятия решений на всех уровнях в системе управления предприятием.
PRINCIPLES OF CREATING HYBRID INTEGRATED AUTOMATED SYSTEMS OF TECHNOLOGICAL PROCESS DESIGN AND CONTROL
G.B. Burdo, N.A. Semenov
Стр. 107 — 111
Abstract. It is known that domestic and foreign machine building industry have been affected by serious structural changes over the past few years. Their main point is that the part of single piece and small-lot machinery production (multiproduct engineering manufacture, MM) is up to 25–30 per cent in the total amount of machine building industry products. However, the problems of automated technological process design and automated production control are solved in the indicated production types. This is due to the fact that multiproduct machinery production systems stand out for high acceleration capacity. Moreover, transfer of batch production experience leads to significant delay of a control action and its incorrectness, and designed technologies don’t count a production system state. The bailout plan is possible in the case of information integration of technological process design automation systems and automated technological process control systems. In this regard automated technological process control systems must provide a possibility to correct production plans at all levels quickly. The paper shows relevance of the proposed concept of information integration of automated systems of technological process design and control in a multiproduct manufacture. The research is based on the system theory framework and the product life cycle methodology. The authors examine the hierarchy of the systems and explain the principles of creating integrated systems and their subsystems. They also suggest the decision-making method for technological process design and control in hybrid systems.
ПРОГРАММНАЯ СИСТЕМА ДЛЯ РАЗРАБОТКИ МНОГОЯЗЫЧНОГО ТЕЗАУРУСА
А.В. Кириллович, А.М. Баширов, А.Р. Гатиатуллин
Стр. 112 — 120
Работа посвящена описанию нового инструмента для разработки двуязычного русско-татарского тезауруса. В статье перечислены требования, предъявляемые к реализации данного инструмента: поддержка выбранного формализма представления тезаурусных знаний, многоязычных тезаурусов, коллективной работы, возможность публикации тезауруса в облаке Linking Open Data, кроссплатформенность и свободная лицензия. Приводятся результаты анализа существующих редакторов онтологий общего назначения и специализированных редакторов тезаурусов, основанных на моделях SKOS, WordNet и РуТез: Protégé/WebProtégé, VocBench, PoolParty, iQvoc, SKOSEd, OMWEdit, WordNetLoom, GernEdiT, DEBVisDic, WordNet Editor, редактор тезауруса YARN и редактор тезаурусов РуТез. Показаны преимущества и недостатки этих редакторов. На основании этого объясняется выбор модели РуТез, а также разъясняется необходимость разработки собственного инструмента, удовлетворяющего всем предъявляемым требованиям. Предложен новый инструмент для разработки двуязычного тезауруса, реализованный в виде web-приложения, который имеет поддержку коллективной работы и функцию публикации тезауруса в облаке Linking Open Data (LOD). Описаны пользовательский интерфейс инструмента, а также его использование в режиме редактирования тезауруса. Отмечается возможность использования программного продукта для разработки не только русско-татарского тезауруса, но и тезаурусов других языков. Поставлены задачи для дальнейшего развития инструмента, среди которых доработка пользовательского интер- фейса, включая расширенные возможности визуализации в виде графа, интеграция с электронными корпусами и дополнительными словарями, доработка модуля публикации в облаке LOD, создание универсального инструмента для разработки лексических ресурсов, основанных на онтологии Lemon, разработка средств для детального описания отдельных лексических единиц.
МЕТОДИЧЕСКИЙ ПОДХОД К СРАВНЕНИЮ РЕЗУЛЬТАТОВ АГРЕГИРОВАНИЯ ИНФОРМАЦИИ О ВЫСОКОДИНАМИЧНЫХ ОБЪЕКТАХ
С.Л. Артюхов, В.С. Семенов
Стр. 121 — 127
При агрегировании информации о высокодинамичных объектах в иерархической системе сбора и обработки организация вычислений и информационных потоков предполагает выбор алгоритмов агрегирования, соответствующих по своим характеристикам состоянию среды. Для обеспечения выбора необходимо сравнение различных алгоритмов не только по характеристикам, но и по результатам работы. В статье проведен анализ известного подхода и предложено сравнивать результаты агрегирования путем сравнения нечетких отношений предпочтения, формируемых на этапе выявления распределения объектов в признаковом пространстве. Представлены формализация подхода к сравнению результатов работы алгоритмов и требования к лежащему в его основе показателю. Сущность подхода состоит в расчете расстояния между отображениями в многомерное пространство нечетких бинарных отношений предпочтения, формируемых базовым и сравниваемым с ним алгоритмом. Приведен порядок реализации данной операции, обоснованы используемые расчетные соотношения. Представлены состав и структура программного инструментария сравнения алгоритмов агрегирования, показана возможность применения используемого в подходе показателя как характеристики функционального качества варианта алгоритма агрегирования при сравнении его с эталонным вариантом.
ОЦЕНКА СТЕПЕНИ ВЛИЯНИЯ СРЕДСТВ РАЗГРАНИЧЕНИЯ ДОСТУПА НА ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ ИНФОРМАЦИОННО-ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ
Е.Б. Дроботун
Стр. 128 — 133
Эффективность средств защиты от информационно-технических воздействий и компьютерных атак играет огромную роль в адекватном функционировании системы. Помимо требований к эффективности выполнения защитных функций, к системам предъявляется требование минимизации влияния атак на процессы функционирования защищаемой системы, в частности, на ее производительность. В идеальном случае система (или средства) защиты не должна оказывать влияние на производительность защищаемой информационно-вычислительной системы. Вместе с тем следует отметить, что создать какую-либо систему защиты (в том числе и систему разграничения и управления доступом), которая не влияла бы отрицательно на защищаемый объект, практически невозможно. Исходя из этого, одним из критериев выбора системы (или средств) разграничения доступа для защиты какой-либо информационно-вычислительной системы должен быть критерий минимума влияния выбранной системы разграничения доступа на производительность защищаемой информационно-вычислительной системы. В статье предлагается методика оценки снижения производительности информационно-вычислительной системы при введении в нее средств разграничения доступа, которые являются одной из важнейших составляющих системы защиты информации для информационно-вычислительных систем, а также описываются программные средства, с помощью которых может быть реализована предложенная методика.
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ГОРНОГО АЛГОРИТМА ДЛЯ ОЦЕНКИ ЗАТРАТ ПРИ ПРОЕКТИРОВАНИИ ПРОГРАММНЫХ ПРОЕКТОВ
Т.М. Зубкова, Е.Н. Наточая
Стр. 134 — 139
Оценка затрат при разработке ПО позволяет снизить вероятность принятия неверных или непринятия нужных управленческих решений, вероятность получения незапланированных результатов программных проектов. В статье проведен анализ основных подходов к решению задачи оценки стоимости программных проектов: линейного подхода, методики функциональных точек и использования эмпирических данных. Предложена методика оценки затрат при проектировании программных проектов на основе горного алгоритма. В статье описано математическое и программное обеспечение для решения поставленной задачи. Она выполняется по модели композиции приложения и модели раннего этапа проектирования. Для определения стоимости программного проекта предлагается зафиксировать цену на программы в соответствии с их группой сложности. Рассмотрены три группы сложности программных продуктов: простая (проектирование занимает до 4 месяцев), средняя (проектирование – от 4 месяцев до года), высокая (срок проектирования превышает год). Обосновано использование метода горной кластеризации для объединения программных продуктов в группы на основе схожести признаков. На основе предложенной методики разработана программная система оценки стоимости программных проектов с целью повышения объективности и оперативности решений, принимаемых разработчиками. Входными данными программной системы являются структура предприятия, техническое задание, таблица оценок элементов программных продуктов, таблица Боэма. В качестве управляющего воздействия выступает алгоритм горной кластеризации. Ресурсами, поддерживающими выполнение функций программной системы, являются аппаратное и программное обеспечение предприятия. На выходе системы формируется отчет о затратах на проектирование программного продукта.
ПРОГРАММНО-АЛГОРИТМИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМИ ПРОЦЕССАМИ С ЗАДАННЫМИ ПАРАМЕТРАМИ ПРОДУКТА
T. Нийонсаба, В.А. Павлов
Стр. 140 — 144
В ходе большинства технологических процессов осуществляется приготовление какого-либо продукта, качество которого оценивается заданными значениями его параметров. Например, в процессе главного брожения рождается молодое пиво, готовность которого характеризуется содержанием в пивном сусле спирта, кислоты, щелочи, его экс- трактивностью и т.д. Динамика изменения параметров продукта часто различна, а иногда и разнонаправлена, воздействие внешних факторов труднопредсказуемо, поэтому управление такими процессами является сложной научной задачей. Особенно сложно спрогнозировать значения параметров на заданное время, а также определить время окончания технологических процессов с учетом воздействия внешних факторов и управляющего воздействия АСУ технологическим процессом. В данной статье представлены разработанные авторами алгоритмы и модели, которые могут быть использованы в АСУ технологическим процессом с заданными параметрами продукта. Особое внимание уделено прогнозированию динамики изменения параметров продукта, поскольку от этого в значительной мере зависят качество продукта и время его приготовления. Впервые для управления технологическими процессами предложено использовать методы калмановской фильтрации. Авторами разработаны и представлены схема АСУ технологическим процессом на основе фильтра Калмана, алгоритмы и модели АСУ технологическим процессом и каждого входящего в нее блока. По каждому блоку приведены экранные формы пользователя и выводимая на отображение информация. Программа алгоритма реализована на языке высокого уровня С#.
МОДЕЛЬ ИЗМЕНЕНИЯ ТИПОВ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫХ АГЕНТОВ В МЕТОДОЛОГИИ СИСТЕМНОЙ ДИНАМИКИ ANYLOGIC
Н.Ю. Мутовкина, Н.А. Семенов
Стр. 145 — 151
В статье рассмотрена модель изменения психо-поведенческого типа интеллектуальных агентов в процессе информационного взаимодействия. Информационное взаимодействие осуществляется при решении агентами некоторой креативной проблемы. По результатам исследования установлено, что каждый из агентов, участвующих в решении сложной творческой проблемы, стремится воздействовать на других агентов с целью привлечения их на свою сторону. В ходе взаимодействия агентов происходит изменение психо-поведенческого типа многих из них. Для успешной работы многоагентной системы наилучшим является компромиссный тип. Агенты, обладающие компромиссным типом, всегда готовы поступиться своими интересами ради общей цели. Такие агенты постоянно находятся в поиске лучшего решения поставленной задачи, характеризуются минимальной потребностью вступать в борьбу за ресурсы при условии достаточности последних и возможностями урегулирования конфликтов. Однако существование других типов также нельзя сбрасывать со счетов. Положительное влияние агентов компромиссного типа на агентов принуждающего и уклоняющегося типов приводит к их изменению на компромиссный психо-поведенческий тип. Минимальное количество в системе агентов принуждающего и уклоняющегося типов обеспечивает наибольшую эффективность многоагентной системы, скорейшее решение креативной проблемы. Модель взаимодействия агентов, ведущая к смене их психо-поведенческого типа, разработана на основе методологии системной динамики AnyLogic. Проведены оригинальные эксперименты, позволяющие установить величину влияния управленческих воздействий на поведение агентов каждого из указанных типов. Системная динамика здесь выступила в качестве количественного инструментария, позволяющего проанализировать причинно-следственные взаимосвязи внутри многоагентной системы.
ПОСТРОЕНИЕ МОДЕЛИ ПРОГРАММНОГО КОДА ДЛЯ ОБНАРУЖЕНИЯ ПРОГРАММНЫХ ДЕФЕКТОВ ПРИ ПОМОЩИ СИСТЕМ ТИПОВ
Л.В. Цветков, А.И. Спивак
Стр. 152 — 157
Неотъемлемая часть процесса разработки ПО – анализ его качества. Дефекты программного кода являются компонентой, которую можно уменьшить при помощи статического анализа кода, одна из форм которого – статическая проверка типов. Многие языки программирования используют системы типов для снижения количества ошибок. Однако системы типов большинства языков не способны выразить базовые требования безопасности относительно исключительных ситуаций. Для обеспечения возможности расширения существующих систем типов императивных языков необходимо создать модель программного кода, учитывающую ряд факторов, таких как наличие изменяемого состояния, алиасинг указателей и др. В статье дано описание модели программного кода, выражающей инварианты безопасности и допускающей эффективное использование расширенных систем типов для нахождения уязвимых участков кода. Предлагаемые решения проблем алиасинга и изменяемого состояния основаны на использовании формы статического одиночного присваивания путем применения правил перезаписи, сохраняющих функциональную эквивалентность программ, что позволяет использовать принципы проверки, применимые к функциональным языкам программирования. Рассмотрены понятие линейного ресурса, связанные с ним проблемы и возможные решения в рамках предлагаемого подхода. На примере непрерывного массива данных показаны принципы индексирования зависимых типов. Предлагаемая модель не исключает, а дополняет систему типов исследуемого языка программирования. Построение предлагаемой модели с расширенной системой типов не требует отдельных аннотаций исходного кода, что снижает необходимые трудозатраты и позволяет использовать ее для анализа существующей кодовой базы.
АЛГОРИТМЫ ИДЕНТИФИКАЦИИ ИСТОЧНИКОВ ГАММА-ИЗЛУЧЕНИЯ
А.Е. Давыдов, И.К. Фомина, Б.Б. Никольский
Стр. 158 — 165
В данной статье рассмотрена проблема перехода с аналоговых приборов регистрации ионизирующего излучения на цифровые. Проанализированы многокритериальные аппаратные задачи и характерные особенности применения цифровой обработки данных и микропроцессорного управления, а также распространенные виды детекторов гамма- излучения на основе счетчиков Гейгера–Мюллера и кристаллических детекторов на основе сцинтилляторов. Определена технологическая задача применения переносных детекторов гамма-излучения. Предложены программно-технические решения по применению микроконтроллеров и созданию аппаратуры анализа и оценки радиационной обстановки, обнаружения и идентификации объектов гамма-излучения. Представлены математические и алгоритмические решения, реализованные в системах управления блоками детектирования ионизирующего излучения. Показано преимущество использования цифровых схем управления на основе микроконтроллеров в составе блоков детектирования ионизирующего излучения. Представлен алгоритм корректировки счетной характеристики детектора на основе счетчиков Гейгера–Мюллера методом расчета поправочных коэффициентов счетчиков. Раскрыты результаты экспериментальной оценки алгоритмов детектирования источников гамма-излучения. Даны рекомендации по созданию эффективной приборной основы детектирования в составе алгоритмов измерения мощности дозы и идентификации источника гамма-излучения. Рассмотрены технические решения по реализации новых способов обработки данных, получаемых с детекторов, обеспечивающих регистрацию ионизирующего излучения. Предложено решение по идентификации источников ионизирующего излучения программно-математическим методом. Проведен анализ двух алгоритмов идентификации источников гамма-излучения, основанных на оконном методе анализа спектрометрической информации. Исследована проблема ложных срабатываний рассматриваемого ал- горитма. Предложены варианты оптимизации алгоритмов идентификации для уменьшения количества ложных срабатываний.
ИССЛЕДОВАНИЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА ВАРИАЦИИ В ЗАДАЧАХ СТАТИСТИЧЕСКОГО АНАЛИЗА ИСПЫТАНИЙ
Л.В. Агамиров, В.Л. Агамиров, В.А. Вестяк
Стр. 166 — 171
Рассматривается решение задачи точного распределения коэффициента вариации, статистической характеристики, применяемой при анализе измерений случайных величин, колебаний технологических процессов производства материалов, полуфабрикатов, деталей машин и элементов конструкций, а также при изучении рассеяния характеристик механических свойств, особенно при переменных нагрузках. Важность коэффициента вариации определяется также тем обстоятельством, что он является одним из расчетных параметров при обосновании надежности, долговечности и ресурса, от надежного определения которого в значительной степени зависит безопасная работа машин и конструкций. Точное распределение коэффициента вариации для нормальной совокупности получено на основании известной теоремы о функции распределения отношения двух случайных величин, в данном случае – выборочного среднеквадратического отклонения, имеющего распределение хи-квадрат, и выборочного среднего с нормальным законом распределения. Полученные точные формулы для распределения коэффициента вариации проверялись многократным статистическим моделированием методом Монте-Карло, подтвердившим точность аналитических расчетов. С целью упрощения практических расчетов рассмотрена приближенная модель, показавшая погрешность не более 1,5 % при объемах наблюдений от 3 до 20. Рассмотрены примеры оценки доверительных границ, вероятности безотказной работы и других задач надежности на основании полученных решений.
ИНСТРУМЕНТАРИЙ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЛИНГВО-СТАТИСТИЧЕСКОЙ БЛИЗОСТИ ЯЗЫКОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МОДЕЛИ ТЮРКСКОЙ МОРФЕМЫ
А.Б. Альменова
Стр. 172 — 176
В статье предлагаются новый подход и инструментарий для лингво-статистического сравнения близости тюркских языков с использованием модели тюркской морфемы. Модель тюркской морфемы является структурированным описанием тюркских морфем, которое состоит из свойств морфем и ситуаций их проявления на всех языковых уровнях (фонологическом, морфологическом, синтаксическом, семантическом). Инструментарий для определения лингво-статистической близости тюркских языков реализован в виде веб-ресурса, который обрабатывает информацию о языке, представленную в БД модели тюркской морфемы. Сравнение близости языков лингво-статистическими методами с использованием модели тюркской морфемы можно осуществлять для разных языковых уровней: морфологического, синтаксического, лексического. В данной работе описаны четыре метода для сравнения на морфологическом уровне: сравнение количества аффиксальных морфем, соответствующих грамматической категории, количества алломорфов, входящих в состав одной морфемы, слитности и раздельности написания морфемы, порядка следования аффиксальных морфем в словоформе. В настоящее время БД модели заполнена для татарского, казахского, крымскотатарского, турецкого, узбекского языков, что позволяет проводить попарное сравнение их лингво-статистической близости. Предложенный метод может быть использован при сравнении морфологий языков для получения информации о близости диалектов к литературному языку, а также о близости диалектов одного языка диалектам и литературному языку других языков. Эти методы и инструментарий применимы не только для тюркских, но и для любых близкородственных языков агглютинативного типа.
КОНЦЕПЦИЯ РАЗВИТИЯ КОМПЛЕКСА УЧЕБНО-ТРЕНИРОВОЧНЫХ СРЕДСТВ ДЛЯ ОСВОЕНИЯ ВООРУЖЕНИЯ, ВОЕННОЙ И СПЕЦИАЛЬНОЙ ТЕХНИКИ
А.Ф. Халин
Стр. 177 — 183
Исследование проблемы технического обеспечения профессиональной подготовки военных специалистов выявило противоречие между необходимостью повышения эффективности освоения вооружения, военной и специальной техники и отсутствием требуемых материально-технических условий. Данное противоречие вызвано не только существующими экономическими ограничениями, но и отсутствием эффективного механизма оптимизации проектных параметров учебно-тренировочных средств. Процесс создания таких сложных технических систем, как учебно-тренировочные, характеризуется тем, что зависимости целевого результата от конструктивных свойств, а также требования назначения не сформулированы. В этой связи решение задачи исследования эффективности операции методом измерения на целевой страте невозможно. Анализ базовой терминологии и классификации в области системы показателей качества продукции, системы «человек–машина», учебно-тренировочных средств показал их несовершенство, способствующее искажению целевых установок при проектировании. К распространенным недостаткам организации процесса следует отнести недостаточные объем и качество мероприятий по эргономическому обеспечению и военно-экономическому обоснованию. Все это обусловливает наличие тенденции снижения целевого и экономического эффекта. Ввиду отсутствия единых подходов при разработке учебно- тренировочных средств стоимость реализации различных вариантов учебной информационной модели для подготовки специалистов, осуществляющих свою деятельность в однотипных системах «человек–машина», может отличаться на порядок. Таким образом, разработка научно-методических положений обоснования системы, в которой реализованы программно-целевые принципы и мероприятия по достижению требуемого качества деятельности операторов систем «человек–машина», обеспечивающей оперативное определение границ параметров разрабатываемых объектов на концептуальном этапе исследований, а также создание оперативной системы информации позволят решить проблему эффективности освоения вооружения, военной и специальной техники. Организации процесса разработки учебно-тренировочных средств предполагает наличие методологической, организационной и технической составляющих. Разработанная в целях повышения эффективности процесса создания учебно-тренировочных средств концепция детализирована в настоящей статье на страте учебно-тренировочных средств для освоения ракетных комплексов сухопутных войск.
КОНЦЕПТУАЛЬНЫЕ ОСНОВЫ ПОСТРОЕНИЯ СБОРОЧНОГО ГЕНЕРАТОРА ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ СЛОЖНЫХ СИСТЕМ
В.О. Георгиев, Н.А. Прокопьев, Д.С. Поликашин
Стр. 184 — 191
В статье представлены разработанные концептуальные основы построения учебно-макетных вариантов интерактивной сборочной системы, осуществляющей в автоматическом режиме сборку программных систем прикладного назначения. Генерация программных систем построена на основе концепций «Теории схем программ», ее базисных понятий, типовых конструкционных схем и методологий программной инженерии. Сборка осуществляется в интерактивном взаимодействии с пользователем на профессиональном языке общения. Этот язык построен на основе понятия интеллектуального интерфейса и реализуется на сочетании жестко запрограммированного и свободного сценарного диалогов общения. Система предназначена для наглядной практической демонстрации основных этапов и работ при разработке сложных программных средств в соответствии с макетно-модельным подходом к программной инженерии. В статье также рассматриваются формулировки и решения некоторых важных проблем, возникающих при генерации ПО сложных систем, таких как совместимость программных модулей, формализация компьютерного интерактивного взаимодействия и выбор формальных моделей человеко-машинного интерфейса. Предлагается архитектура системы, позволяющая расширять систему плагинами для обработки при сборке несовместимых программных модулей, написанных на разных языках и требующих различные версии библиотек для приведения их к совместимому виду. Систематизируются модели интерактивного взаимодействия, как формальные, так и неформальные. Приводятся макетные реализации системы для трех выбранных моделей: модели на основе теории игр, модели на основе тензорной сети и графовой модели.
ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ АСУ ТРЕНАЖНОЙ ПОДГОТОВКОЙ ОПЕРАТОРОВ ЭРГОТЕХНИЧЕСКИХ РАДИОЭЛЕКТРОННЫХ СРЕДСТВ
Р.В. Допира, В.А. Дикарев, А.Н. Потапов, В.С. Пахомов
Стр. 192 — 198
Баланс между продолжительностью обучения в открытой и традиционной формах зависит от адекватности компьютерных систем тренажа и возможностей средств телекоммуникации. Необходимо иметь в виду, что технические издержки средств телекоммуникации могут снижать адекватность компьютерных систем тренажа в сетевом исполнении. Основной причиной существования конфликта между оценками уровней обученности операторов на компьютерных системах тренажа и на штатной технике являются неучтенные навыки, обусловленные неадекватностью компьютерных систем тренажа по отношению к штатной технике, что приводит к возникновению конфликта определения учебных планов. В статье представлено ПО АСУ тренажной подготовкой операторов эрготехнических радиоэлектронных средств. Оно состоит из отдельных модулей, причем имеется возможность их наращивания и модернизации. ПО планирования тренажной подготовки операторов и оценки адекватности тренажеров позволяет по критерию минимума затрат формировать индивидуальные учебные планы подготовки операторов радиоэлектронных средств. Программа определения структуры системных отношений (Schedule TR) дает возможность автоматизировать анализ условий применения систем различного назначения и составлять индивидуальные учебные планы для конкретного специалиста. Программа оценки адекватности автоматизированной информационной системы освоения эрготехнического комплекса, имеющего иерархическую структуру построения (Adequacy TR), основана на дистанционном анкетировании с помощью средств телекоммуникации обучаемых, прошедших полный курс тренажной подготовки, в ходе которой совместно с компьютерными системами тренажа применялась штатная техника. Программа определения содержательных компонентов учебных упражнений и учебных планов разработана для автоматизации коррекции по выбранным операциям и уточненным радиочастотным условиям функционирования радиоэлектронных средств соответствующих содержательных компонентов учебного упражнения, а по выбранным средствам тренажа и определенному на каждом тренажном средстве количеству тренировок – коррекции соответствующих содержательных компонентов учебного плана в процессе подготовки операторов. Программа «Система оперативного объективного контроля действий операторов информационных комплексов УВД» обеспечивает оперативный объективный контроль действий операторов. Программа управления планированием тренажной подготовки специалистов эрготехнических систем («Информационная конфликтно-устойчивая автоматизированная система рационального планирования практической подготовки операторов радиоэлектронных объектов УВД») позволяет автоматизировать управление планированием тренажной подготовки операторов с использованием компьютерных систем тренажа.
ПРОГРАММНЫЙ КОМПЛЕКС ДЛЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ СОСТАВОВ БЕЗОБЖИГОВЫХ МОНОМИНЕРАЛЬНЫХ КОМПОЗИТОВ
В.Б. Петропавловская, Д.А. Коровицын, И.В. Образцов, К.С. Петропавловский
Стр. 199 — 203
Представлены программный комплекс по управлению синтезом безобжиговых строительных композитов на основе мономинерального сырья и отходов промышленности композитов и отдельные программные продукты для проектирования составов и технологических параметров. В работе применен новый подход к проектированию сырьевых смесей строительных изделий, позволяющий сократить энерго- и ресурсозатраты при производстве путем организации производства гипсовых материалов, исключая наиболее затратные операции (технологические переделы) – обжиг сырья с целью получения вяжущего и термической обработки готовых изделий – их сушки. Использование такого производства, исключающего стадию получения минерального вяжущего из природного или техногенного сырья, позволяет значительно упростить технологический процесс получения строительных материалов, сократив при этом затраты на их производство, а также использовать в строительном производстве отходы от добычи и пиления природных каменных материалов, не пригодных по своим физико-механическим характеристикам для получения традиционных вяжущих веществ. Возможность получения безобжиговых материалов основана на использовании механизма негидратационного твердения двуводного гипса. Для этого необходимо обеспечивать подбор оптимального гранулометрического состава с возможностью оперативного управления корректирующими и предупреждающими действиями. Эффективность процесса определяется организацией лимитирующего этапа ‒ процесса проектирования, представляющего собой решение сложной многокритериальной задачи, а также установлением обратных связей – контроля и анализа информации на соответствующих этапах технологического процесса. Комплекс по проектированию предполагает использование отдельных программных продуктов, необходимых для определения характеристик структуры системы негидратационного твердения, подбора требуемого гранулометрического состава сырьевой смеси и оптимальной влажности пресс-порошка, назначения технологических режимов на основе прогноза свойств готового продукта.
РАЗРАБОТКА ПРОГРАММНОГО КОМПЛЕКСА ДЛЯ УЧЕТА ЛАБОРАТОРНЫХ ЖИВОТНЫХ
Е.Ю. Фурта, И.М. Шабалина
Стр. 204 — 211
Исследования в области молекулярной генетики связаны с накоплением и хранением значительного объема данных, получаемых в ходе проведения экспериментов и предназначенных для дальнейшего анализа и обоснования результатов. В настоящее время развиваются глобальные проекты и ресурсы для хранения и обработки результатов секвенирования генома, предоставляющие данные и результаты исследований широкому кругу пользователей. Тем не менее, прежде чем публиковать информацию, используя глобальные ресурсы, каждое отдельное исследование требует подбора форматов хранения данных и ПО для их обработки, учитывающих уникальные особенности проводимых экспериментов. При работе с живыми организмами на уровне лаборатории требуется организовать учет животных с соблюдением норм и стандартов, действующих в этой области. Реализуемая для этих целей программная система должна соответствовать задачам проводимых исследований, давать возможность всестороннего анализа данных и формирования отчетов. В статье описывается программная система учета лабораторных животных, реализованная для лаборатории молекулярной генетики врожденного иммунитета Петрозаводского государственного университета. Помимо хранения данных о животных, в системе реализованы методы хранения и визуализации родословной каждого животного, что позволяет отследить изменения его генотипа в нескольких поколениях. Предлагаемая система дает возможность проведения анализа выживаемости животных и статистической обработки данных генотипирования. В ней реализованы справочники, журнал учета лабораторных животных, отчеты. Система имеет централизованное хранилище данных и удобный пользовательский веб-интерфейс. В настоящее время программная система внедрена в эксплуатацию, БД содержит данные более чем о 5 000 животных.
ПРОГНОЗИРОВАНИЕ АНОМАЛИЙ В РАБОТЕ НАТЯЖНЫХ УСТРОЙСТВ АГРЕГАТА ПОЛИМЕРНЫХ ПОКРЫТИЙ МЕТАЛЛА В УСЛОВИЯХ МАЛОГО КОЛИЧЕСТВА ОТКАЗОВ
Н.И. Шаханов 1, И.А. Варфоломеев 1, О.В. Юдина 1, Е.В. Ершов
Стр. 212 — 217
В статье представлена модель прогнозирования аномалий в работе натяжных устройств агрегата полимерных покрытий металла на основе алгоритма машинного обучения Random Forest при малом количестве прецедентов в обучающей выборке. Задача алгоритма машинного обучения – спрогнозировать нормальный сигнал для каждого тока электродвигателя, используя значения сигналов в текущий промежуток времени от остальных электродвигателей. Random Forest используется для построения моделей, прогнозирующих нормальную работу оборудования. Обучение модели проводится на данных, считанных с датчиков оборудования в период его эксплуатации, настройка модели осуществляется на данных о предыдущих отказах по натяжным устройствам. Для выявления отказов модель анализирует разность в показаниях фактического и прогнозного сигналов в каждый момент времени с выбранным интервалом. В статье описаны этапы построения данной модели, представлена схема агрегата полимерных покрытий и дана информация по настройке модели в ПО, специально разработанном для прогнозирования аномалий в работе натяжных устройств агрегата полимерных покрытий металла. Разработан подход, который позволяет быстро и эффективно внедрять созданные модели прогнозирования на предприятии. Для быстрого переобучения модели на языке R и конвертации обученной модели в классы на языке C# (на котором разработано ПО) используется специальный скрипт-транслятор. Использование разработанной модели позволяет в автоматическом режиме эффективно следить за работой агрегата и информировать диспетчера ремонтного подразделения об обнаруженных аномалиях в работе электродвигателей.
СТРУКТУРА И АЛГОРИТМЫ СИСТЕМЫ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ ПОДДЕРЖКИ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ СЕКТОРА ДОМОХОЗЯЙСТВ
Е.А. Макарова, Е.Ш. Закиева, Р.Р. Валитов, Э.С. Гиздатуллина
Стр. 218 — 224
В статье представлена структура системы интеллектуальной поддержки управления процессом функционирования сектора домохозяйств, взаимодействующего с другими секторами в составе многосекторной макроэкономической системы в целом. В качестве объекта управления рассматривается функционирование многосекторной макроэкономи- ческой системы, включающей четыре сектора (реальный сектор, секторы финансовых и государственных учреждений, а также сектор домохозяйств, декомпозированный на кластеры регионов) и три макроэкономических рынка (рынки благ, труда и денег). Структура системы управления содержит три уровня управления. Первый уровень построен на основе принципа обратной связи, включает алгоритмы расчета сбалансированных плановых темпов расходов и доходов ресурсов населения в построенных кластерах регионов и предназначен для корректировки поведения секторов экономики при выполнении ими основных функциональных процессов. Второй уровень управления построен на основе принципа адаптации и предназначен для корректировки плановых темпов расхода ресурсов секторами экономики с учетом кластерной декомпозиции сектора домохозяйств на основе информации об объемах накопленных запасов секторов экономики, в том числе и региональных кластеров сектора домохозяйств, а также данных о текущем уровне прожиточного минимума, уровне цен на рынках благ, труда и денег. Третий уровень управления соответствует уровню государственного регулирования экономики в области политики доходов, построен с использованием принципа ситуационного управления и предполагает формирование управляющих воздействий в области налогово-бюджетной политики и политики доходов. Для реализации управляющих воздействий на этом уровне применяются алгоритмы и модели интеллектуального анализа данных, а также нейросетевые и нейро-нечеткие модели и технологии. Предложенная структура системы интеллектуальной поддержки управления функционированием сектора домохозяйств используется при разработке программного обеспечения интеллектуальной системы поддержки принятия решений и имитационного моделирования многосекторной макроэкономической системы, в том числе при формировании ее основных функциональных компонент и взаимосвязей между ними.