Программные продукты и системы

Статьи журнала №2 2022

1. Разработка прототипа решателя для расширенных шаговых теорий логики высказываний [№2 за 2022 год]
Авторы: Фоминых И.Б. (igborfomin@mail.ru) - Национальный исследовательский университет «Московский энергетический институт» (профессор), доктор технических наук; Алексеев Н.П. () - ; Гулякина Н.А. (guliakina@bsuir.by) - Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники (БГУИР) (доцент), кандидат физико-математических наук; Кравченко К.С. () - ; Фомина М.В. (m_fomina2000@mail.ru) - Национальный исследовательский университет МЭИ, г. Москва, кандидат технических наук;
Аннотация: В настоящее время проводятся активные исследования возможностей использования неклассических логик в моделировании рассуждений когнитивного агента. В статье рассматривается проблема разработки и реализации прототипа решателя расширенных шаговых теорий в случае, когда решения по управлению сложным техническим объектом принимаются в условиях жестких временных ограничений. Рассматривается логическая система, основанная на использовании шаговых теорий с двумя видами отрицания, – система расширенных шаговых теорий. Использование двух видов отрицания позволяет выводить как истинные факты, так и факты-убеждения, что важно при моделировании рассуждений человека. Основное внимание уделяется вопросу организации процедуры вывода на основе использования неклассических логик в моделировании рассуждений когнитивного агента. Приводятся основные этапы разработки прототипа расширенных шаговых теорий с использованием литералов логики высказываний. Для каждого компонента решателя описаны его функции, задачи, входные и выходные данные. Обоснован выбор системы вывода clingo, поддерживающей формирование расширенных логических программ Answer Set Programming (ASP) как инструмента реализации решателя. Приведены алгоритмы трансляции расширенных шаговых теорий в логическую программу, соответствующую синтаксису ASP. При организации логического вывода использован алгоритм циклической обработки множеств убеждений расширенных шаговых теорий в среде clingo. Основные этапы работы этого алгоритма рассмотрены на примере, где разбираются этапы работы решателя и приводятся результаты, представленные в синтаксисе clingo. Пример работы решателя демонстрирует основные особенности расширенных шаговых теорий в задачах жесткого реально-го времени, такие как отказ от логического всеведения, самопознание и темпоральная чувствительность. В дальнейшем планируется рассмотреть применимость созданного решателя к более сложной формальной системе – логике предикатов первого порядка.
Ключевые слова: расширенная шаговая теория, решатель, активная логика, ограничения по времени, логическое программирование
Keywords: , , active logic, , logic programming
Просмотров: 274

2. An optimized design of serial logic comparator [№2 за 2022 год]
Автор: () - ; () - ; () - ; () - ;
Abstract: Comparator is a combinational circuit which is used to compare the values by taking two numbers as input and determines whether one number is greater than, less than or equal to the other number. Com-parators have many applications in mainstream electronics and modern digital VLSI design, such as – Threshold Detector, Zero crossing Detector, Relaxation Oscillator, Schmitt Trigger and digital signal processors. This paper presents an efficient serial comparator design by block optimization techniques. The proposed 8-bit binary serial comparator is designed using a parallel to serial converter circuit as first stage that converts parallel data into serial rotated data. The second stage involves implement-ing a switching circuit in order to place data in two-comparison shift register. Only Most Significant Bit values of the two registers are compared through one-bit comparator cell as the third stage. The design and simulation of the proposed miniaturized global circuit of the serial comparator has been imple-mented by using DSCH 3.5 and Microwind 2.0 software showing a good quality performance. Moreo-ver, the paper describes the simulation of layout and parametric analysis for the proposed 8-bit com-parator design. It is noted that the area cost, the number of cycles and power consumption values are less in the proposed technique compared to the existing approaches.
Keywords: , , , ,
Ключевые слова: optimized comparator, miniaturized circuit, switching circuit, converter, logic comparator
Просмотров: 234

3. Модуль группового многокритериального анализа решений на основе нечеткого расширения метода TOPSIS [№2 за 2022 год]
Авторы: Шершнев Р.В. () - ; Радаев А.В. (rad.yyhh@yandex.ru) - Обнинский институт атомной энергетики – филиал «Национального исследовательского ядерного университета «МИФИ» (магистрант); Коробов A.В. () - ; Яцало Б.И. (yatsalo@gmail.com) - Обнинский институт атомной энергетики – филиал «Национального исследовательского ядерного университета «МИФИ» (профессор), доктор технических наук;
Аннотация: Теория группового принятия решений широко применяется в различных областях человеческой деятельности. В рамках данной теории предложены различные методы голосования, оценки консенсуса среди участников группового анализа решений и рекомендаций по выбору/ранжированию альтернатив. Для практической реализации указанных методов разработаны компьютерные системы группового анализа и поддержки принятия решений. В данной работе представлен модуль DecernsFMCDA-G-FT для группового анализа решений с использованием нечеткой многокритериальной модели Fuzzy TOPSIS. Модуль является компонентом разрабатываемой системы поддержки принятия групповых решений DecernsFMCDA-G и содержит необходимый функционал для постановки задачи, сбора экспертной информации, проведения оценок и анализа результатов. Визуализация индивидуальных предпочтений и групповых оценок, а также возможность выбора различных подходов к ранжированию исследуемых альтернатив дают наглядное представление о процессе группового многокритериального анализа. При решении прикладных задач могут быть использованы входные нечеткие величины раз-личной формы, несколько методов вычисления функций от нечетких чисел, а также различные методы ранжирования нечетких величин. В качестве примера решена задача многокритериальной сортировки претендующих на работу кандидатов с использованием модуля DecernsFMCDA-G-FT. Разработанный модуль предназначен для использования в рамках университетских курсов по теории принятия решений, анализу и управлению рисками, а также для многокритериального анализа широкого круга научно-прикладных задач.
Ключевые слова: fuzzy topsis, decernsfmcda, система поддержки принятия решений, нечеткое число, многокритериальный анализ решений, групповой анализ решений
Keywords: , , decision support system, fuzzy number, multi-criteria decision analysis,
Просмотров: 295

4. Нечеткая многокритериальная система поддержки принятия решений DecernsFMCDA [№2 за 2022 год]
Авторы: Грицюк С.В. (s.gritsyuk@gmail.com) - Обнинский институт атомной энергетики – филиал «Национального исследовательского ядерного университета «МИФИ» (ведущий программист), кандидат технических наук; Коробов А.В. (alexander.korobov.1993@gmail.com) - Обнинский институт атомной энергетики – филиал «Национального исследовательского ядерного университета «МИФИ» (аспирант); Радаев А.В. (rad.yyhh@yandex.ru) - Обнинский институт атомной энергетики – филиал «Национального исследовательского ядерного университета «МИФИ» (магистрант); Яцало Б.И. (yatsalo@gmail.com) - Обнинский институт атомной энергетики – филиал «Национального исследовательского ядерного университета «МИФИ» (профессор), доктор технических наук;
Аннотация: Управление рисками при решении экологических проблем, задач охраны окружающей среды, реабилитации загрязненных территорий и планирования землепользования требует применения современных компьютерных систем поддержки принятия решений. В статье представлена компьютерная система поддержки принятия решений DecernsFMCDA, которая включает в себя как широко известные методы многокритериального анализа решений, так и оригинальные подходы к анализу неопределенностей, основанные на применении нечетких множеств и вероятностных методов. Сделан обзор доступных на сегодняшний день компьютер-ных систем многокритериального анализа решений, детально описаны структуры системы поддержки принятия решений DecernsFMCDA и ее основных компонент, а также отличия от других систем, реализующих методы многокритериального анализа решений. Перечислены классические, вероятностные и оригинальные нечеткие модели многокритериального анализа решений, реализованные в составе системы, приведены схемы и описания общей модульной архитектуры DecernsFMCDA и оригинальных библиотек многокритериального анализа решений, а также библиотеки работы с нечеткими числами. Практическое применение DecernsFMCDA рассматривается на примере многокритериальной задачи поиска оптимального способа производства одностенных углеродных нанотрубок, при решении которой используются оригинальные нечеткие модели FTOPSIS и FMAVT, реализованные в рамках системы. В настоящее время DecernsFMCDA является единственной системой, в которой фактически реализованы все основные методы для решения дискретных задач многокритериального анализа решений, в том числе в условиях неопределенности. Система позволяет формировать и исследо-вать сценарии с применением различных моделей многокритериального анализа решений, в том числе с разными наборами параметров заданных моделей, для последующего сравнения и анализа выходных результатов в рамках процесса поддержки принятия решений.
Ключевые слова: система decernsfmcda, проект decerns, нечеткое число, нечеткое множество, управление рисками, анализ неопреде-ленностей, многокритериальный анализ решений, система поддержки принятия решений
Keywords: , decerns project, fuzzy number, fuzzy set, management of risk, , multi-criteria decision analysis, decision support system
Просмотров: 302

5. Разработка программ для поддержки принятия решений на основе байесовских вероятностных моделей [№2 за 2022 год]
Авторы: Кожомбердиева Г.И. (kgi-pgups@yandex.ru) - Петербургский государственный университет путей сообщения (доцент кафедры «Информационные и вычислительные системы»), кандидат технических наук; Бураков Д.П. (burakovdmitry8@gmail.com) - Петербургский государственный университет путей сообщения (доцент кафедры «Математика и моделирование»), кандидат технических наук; Хамчичев Г.А. () - ;
Аннотация: В статье представлены программы, ориентированные на применение в качестве инструмента поддержки принятия решений и реализующие оригинальные подходы к групповому экспертному рейтинговому оцениванию и нечеткому логическому выводу. В основу программ положены вероятностные модели на основе формулы Байеса, ранее предложенные авторами. В этих байесовских моделях входные оценочные данные интерпретируются как свидетельства в пользу той или иной гипотезы из множества возможных, определяемых спецификой модели: гипотез о месте того или иного объекта в рейтинге (в модели группового экспертного рейтингового оценивания) и о возможном значении выходной лингвистической переменной (в модели нечеткого вывода). Полученные свидетельства специфичным для модели способом трансформируются в набор байесовских условных вероятностей, вычисляемых в предположении истинности соответствую-щей гипотезы, а далее рассчитываются апостериорные распределения вероятностей на множестве этих гипотез. Апостериорные распределения используются как основа для несложного вычисления конечного результата: рейтинга объектов (в модели группового экспертного рейтингового оценивания) и дефаззифицированного значения выходной переменной (в модели нечеткого вывода). Обсуждаются особенности программной реализации моделей на платформе Java, отмечаются преимущества моделей.
Ключевые слова: принятие решений, формула байеса, байесовская вероятностная модель, групповое экспертное рейтинговое оценивание, нечеткая логика, вероятностная логика, байесовская логико-вероятностная модель нечеткого вывода, язык java
Keywords: decision making, Bayes' formula, , , fuzzy logic, , ,
Просмотров: 252

6. Диагностирование функциональной пригодности развивающихся многофункциональных автоматизированных систем на основе перестраиваемой модели [№2 за 2022 год]
Авторы: Логинов И.В. (liv@academ.msk.rsnet.ru) - Академия Федеральной службы охраны России, г. Орел, кандидат технических наук;
Аннотация: В работе рассмотрена проблема недостаточного внимания к диагностической модели функциональной пригодности многофункциональных автоматизированных систем при высокой интенсивности потока заявок на новые сервисы автоматизации. Решить проблему предлагается путем изменения контура диагностики функциональной при-годности многофункциональных автоматизированных систем на основе уточнения границ объекта управления. При этом осуществляется перенос функций выявления изменений требований с внешнего проектирования систем (корректировки целей управления) на структурный синтез модели. Разработан подход к диагностированию функциональной пригодности многофункциональных автоматизированных систем на основе включения в состав модели дополнительных диагностических параметров изменения требований назначения, использования перестраиваемой диагностической модели, изменяющей свою структуру в зависимости от выявленных изменений требований назначения, а также внедрения дополнительных механизмов сбора данных о новых потребностях в автоматизации. Представлено описание облика программного средства информационно-аналитического обеспечения деятельности подразделения администрирования автоматизирован-ной системы, разработанного на положениях нормативных документов. Основой программного средства являются БД, поддерживающая перестраиваемую модель автоматизированной системы, и набор интерфейсов подключения программных средств мониторинга (функционального состояния и требований назначения). Рассмотрены механизмы сбора данных о требованиях назначения и их применение в рамках решения задачи диагностирования функциональной пригодности. Описано применение рассмотренного подхода к АСУ услугами связи, функционирующей на основе модели eTOM. В результате достигнуто снижение времени перестроения диагностической модели за счет применения модуля постобработки данных мониторинга на основе технологии process-mining. Показано, что повышение актуальности диагностической информации обеспечивает рост коэффициента функциональной пригодности автоматизированной системы на 1–6 % при ограничении ресурсов на модернизацию. Предложенный подход к диагностике функциональной пригодности эволюционирующих многофункциональных автоматизированных систем может быть использован при обосновании тактикотехнических требований к перспективным системам, а также при реализации системотехнических решений в рамках процессов их проектирования для обеспечения более высокой информированности инженерного персонала.
Ключевые слова: автоматизированная система, многофункциональность, пригодность, неопределенность, требования, назначение, мониторинг
Keywords: an automated system issue, , , uncertainty, requirements, , the automated information system
Просмотров: 254

7. Об уточнении принципа организации контроля качества программных продуктов [№2 за 2022 год]
Авторы: Тиханычев О.В. (tow65@yandex.ru) - 27 Центральный научно-исследовательский институт Минобороны России (старший научный сотрудник), кандидат технических наук;
Аннотация: Предметом данного исследования является процесс разработки ПО АСУ. Объект исследования – система контроля качества этого процесса. В настоящее время нормативные документы и модели оценки качества ПО построены на основе принципа, определяющего, что качество программ проверятся на соответствие исключительно требованиям технического задания на их разработку. Но, как показала практика, такой подход не отвечает в полной мере современным условиям, обеспечивая не контроль качества, а проверку соответствия программ ожиданиям заказчика, сформулированным еще на начальном этапе разработки. С учетом того, что требования заказчика могут быть сформулированы недостаточно полно и уточняться в ходе работы, сформированные показатели и критерии, определяющие оценку качества, в подобной ситуации не гарантируют обеспечения качества итоговых оценок. Этот тезис является актуальным при использовании как гибких, так и каскадных методов разработки. Для решения проблемы в статье использованы общенаучные методы анализа и синтеза. На основе анализа существующих подходов к оценке качества разработки ПО синтезированы предложения по уточнению базовых принципов его оценки. Сформулирована постановка научно-практической задачи и предложен один из подходов к ее решению, основанный на уточнении используемого в настоящее время подхода к оценке качества, перехода от заранее задаваемой жесткой модели к расширенной, оценивающей не только требования технического задания, но и условия их выполнения. Практическая значимость предлагаемого подхода в том, что его реализация обеспечит общее повышение эффективности автоматизированного управления за счет повышения эффективности и безопасности применения прикладных программ на основе уточнения базового принципа оценки качества, перехода к применению динамической модели оценки качества разрабатываемого ПО.
Ключевые слова: система управления, поддержка принятия решений, по, качество по, оценка качества программ, принципы оценки качества
Keywords: a control system, decision support, software, software quality, ,
Просмотров: 244

8. Оптимизация многомерного статистического контроля рассеяния показателей технологического процесса [№2 за 2022 год]
Авторы: Клячкин В.Н. (v_kl@mail.ru) - Ульяновский государственный технический университет (профессор), доктор технических наук; Алексеева А.В. () - ;
Аннотация: Исследуется контроль стабильности многопараметрического технологического процесса, когда через определенные промежутки времени проводится мониторинг множества показателей этого процесса. При мониторинге рассеяния коррелированных показателей применяется алгоритм обобщенной дисперсии. В статье предложен подход, основанный на поиске оптимальных пара-метров этого алгоритма по критерию минимума затрат, связанных с контролем. Для мониторинга стабильности показателей процесса и выявления нарушений с целью его своевременной корректировки используется статистический контроль – широко распространенный метод диагностики и управления технологическими процессами. При контроле многопараметрического процесса часть его показателей коррелированы, в этом случае для контроля средне-го уровня применяют карты Хотеллинга, а для контроля многомерного рассеяния – алгоритм обобщенной дисперсии. Для минимизации параметров алгоритма обобщенной дисперсии использованы три численных метода оптимизации. Программа написана на языке Python. В работе предложена методика и разработана соответствующая программа для оптимизации параметров многомерного статистического контроля рассеяния процесса по критерию минимизации затрат, связанных с контролем частоты взятия выборок (интервала между выборками), объема выборки и положения контрольных границ. Применение этой методики проиллюстрировано на примере данных конкретного технологического процесса: получены численные значения пара-метров контроля и ожидаемые затраты. Многомерный статистический контроль применяется как для мониторинга стабильности технологических процессов (например, механической обработки, производства лекарств, контроля качества очистки питьевой воды), так и для диагностики функционирования систем различного назначения (например, вибраций гидроагрегата). Этим объясняются актуальность и практическая значимость исследований.
Ключевые слова: статистический контроль, контрольная карта, обобщенная дисперсия, python
Keywords: statistical control, , generalized variance, python
Просмотров: 276

9. Дополнение к алгоритму кластеризации беспроводной сенсорной сети [№2 за 2022 год]
Авторы: Татарникова Т.М. (tm-tatarn@yandex.ru) - Санкт-Петербургский государственный университет аэрокосмического приборостроения (доцент, профессор), доктор технических наук; Бимбетов Ф. () - ; Горина Е.В. () - ;
Аннотация: В статье предлагается алгоритм, который развивает идею кластеризации беспроводных сенсорных сетей с целью снижения энергопотребления сенсорными узлами. Выбор способа организации информационного взаимодействия является одной из актуальных научных задач при развертывании работы интернета вещей. В свою очередь, беспроводная сенсорная сеть, составляющая физическую основу интернета вещей, имеет серьезное ограничение – требование низкого энергопотребления. От энергопотребления зависит срок службы сети – времени, в течение которого она будет выполнять свои функции. Энергия сенсорных устройств расходуется на прием и передачу данных, их обработку, вычисление маршрута. Требуются новые алгоритмы, направленные на снижение количества операций обработки данных, длины маршрута и т.д. без потери функциональности сети. Одним из таких механизмов является кластеризация беспроводной сенсорной сети, позволяющая снизить энергопотребление за счет передачи части функций на головные узлы кластеров. Предложенный в работе алгоритм роя пчел развивает идею поиска головных узлов кластеров беспроводной сенсорной сети. Согласно ему, в начале цикла определяются сразу глава кластера текущего раунда и потенциальные главы кластеров для остальных раундов цикла. Таким образом, со второго раунда цикла фаза выбора головного узла кластера становится лишней, а сенсорные узлы избавляются от некоторых вычислений, связанных с выбором главы кластера. Результаты имитационного моделирования показали превосходство алгоритма роя пчел в сравнении с известным алгоритмом адаптивной кластеризации с низким потреблением энергии LEACH по показателю продолжительности функционирования беспроводной сенсорной сети.
Ключевые слова: срок службы интернета вещей, энергопотребление, кластеризация, алгоритм роя пчел
Keywords: lifespan of internet of things, energy costs, clusterization,
Просмотров: 259

10. Алгоритмы управления процессами в реагирующих сенсорных сетях для задач защиты объектов [№2 за 2022 год]
Авторы: Виноградов Г.П. (wgp272ng@mail.ru) - Тверской государственный технический университет (профессор), доктор технических наук;
Аннотация: Локализация, классификация и отслеживание объектов вторжения в защищаемую зону особо важных объектов составляют основу системы их защиты. Цель автора статьи – исследование путей повышения эффективности функционирования системы путем использования распределенных сенсорных сетей в составе киберфизических систем. Показано, что достижение этой цели предполагает организацию взаимодействия алгоритмов отслеживания с традиционными алгоритмами инициализации/маршрутизации в сенсорных сетях. Рассматривается проблема совместной обработки данных узлами в распределенных сенсорных сетях. Предметом рассмотрения являются актуальные и сложные методы отслеживания множества движущихся объектов в защищаемой зоне, реализация которых средствами сенсорных сетей предполагает решение ряда проблем, среди которых следует выделить две основные. Первая – это разработка эффективных методов обмена информацией между локальными узлами в зоне вторжения, вторая – организация совместной обработки сигналов группой узлов на основе собранной информации о состоянии среды в зоне их ответственности в результате наступления событий. Показано, что основные этапы процедуры отслеживания состоят из обнаружения целей, их классификации, оценок местоположения и прогнозирования траектории передвижения цели. Модельным примером реализации процедуры принята задача обнаружения, локализации и отслеживания проникновения одного объекта в защищаемую зону. Рассмотрены подходы, лежащие в основе этих алгоритмов, а также основные аспекты их реализации. Предлагаемые решения учитывают ограничения, связанные с возможностями локальных уз-лов, сетью в целом и маршрутизацией. Источником данных для предлагаемых алгоритмов являются сигналы от звуковых, сейсмических, тепловых и т.п. сенсоров, у которых мощность сигнала имеет выраженный максимум в зависимости от расстояния от цели до узла сети. Полученные результаты распространяются на проблему отслеживания множества объектов, что предполагает оценку применимости методов идентификации и классификации в условиях, когда наблюдается наложение воспринимаемых сигналов сенсорами разных объектов. Обсуждаются алгоритмы для решения таких задач.
Ключевые слова: распределенная обработка данных, сенсорные сети, обнаружение, локализация цели, классификация, отслеживание
Keywords: synthetic flexible model, , detection, , classification,
Просмотров: 255

| 1 | 2 | Следующая → ►