Программные продукты и системы

Статьи журнала №4 2016

21. Алгоритмическая выразительность некоторых фрагментов языка логики ветвящегося времени [№4 за 2016 год]
Авторы: Духовнева А.В. (kugusheva_nastya@list.ru) - Школа скорочтения и развития интеллекта IQ007 (тренер-консультант); Рыбаков М.Н. (m_rybakov@mail.ru) - Тверской государственный университет; НИИ «Центрпрограммсистем»; Университет Витвотерсранда (доцент, инженер-программист, научный сотрудник), кандидат физико-математических наук; Шкатов Д.П. (shkatov@gmail.com) - Университет Витвотерсранда (доктор наук, доцент), кандидат философских наук;
Аннотация: В работе рассматривается логика ветвящегося времени CTL и изучается вопрос о сложности проблемы ее разрешения в языке с конечным числом переменных. Приведен полиномиальный алгоритм, решающий задачу принадлежности формул константному фрагменту CTL. Приведен полиномиальный алгоритм, который погружает фрагмент CTL в языке с модальностями
Ключевые слова: вычислительная сложность, проблема разрешения, логика ветвящегося времени, темпоральные логики, неклассические логики, пропозициональные логики
Keywords: computational complexity, decision problem, computational tree logic, temporal logic, non-classical logics, propositional logics
Просмотров: 4748

22. Параллельные вычисления как средство повышения эффективности решения задач вычислительной аэродинамики [№4 за 2016 год]
Авторы: Буренков С.А. (burenkovsa@mpei.ru) - Национальный исследовательский университет «Московский энергетический институт» (аспирант); Шамаева О.Ю. (shamayevaoy@mpei.ru) - Национальный исследовательский университет «Московский энергетический институт» (доцент), кандидат технических наук;
Аннотация: Предлагаются программные средства повышения эффективности решения класса аэродинамических задач на высокопроизводительных вычислительных системах кластерного типа. Программные средства реализованы на основе параллельно-последовательного алгоритма решения разреженных систем линейных алгебраических уравнений большой размерности методом обобщенных минимальных невязок. В статье дается теоретическая оценка трудоемкости разработанного алгоритма, а также выполнено сравнение результатов теоретической оценки и результатов вычислительного эксперимента. Программные средства реализованы для модели вычислений с распределенной памятью и использованы для решения модельной задачи обтекания профиля воздушным потоком. Приведены результаты вычислительного эксперимента по расчету плотности и давления обдувающего профиль воздушного потока на высокопроизводительном кластере, иллюстрирующие эффект от применения параллельной программы. В статье исследованы характеристики ускорения параллельного решения модельной задачи, позволившие определить порог размерности решаемых систем уравнений, ниже которого организация параллельных вычислений отрицательно сказывается на эффективности использования вычислительных ресурсов. Исследовано также влияние степени разреженности матриц коэффициентов на ускорение параллельной реализации. Область применения результатов настоящей работы – не только вычислительная гидро- и газодинамика, но и энергетика, биология, химия, фармакология, астрофизика и др.
Ключевые слова: модель передачи сообщений mpi, параллельные вычисления, задача обтекания, вычислительная аэродинамика
Keywords: message passing interface mpi, parallel computing, air flow problem, computing aerodynamics
Просмотров: 7385

23. Направления реализации средств автоматизированной системы освоения радиоэлектронных комплексов [№4 за 2016 год]
Авторы: Потапов А.Н. (potapov_il@mail.ru) - Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил «Военно-воздушная академия им. проф. Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина» (доцент, зам. начальника кафедры), кандидат технических наук; Дикарев В.А. (dikva@mail.ru) - Институт математики, информатики и естественных наук Московского городского педагогического университета (профессор, зав. кафедрой), доктор технических наук; Допира Р.В. (rvdopira@yandex.ru) - НПО РусБИТех, пр-т Калинина, 17, г. Тверь, 170001, Россия (профессор, зав. отделом), доктор технических наук; Абу-Абед Ф.Н. (aafares@mail.ru) - Тверской государственный технический университет (доцент, декан), кандидат технических наук; Мартынов Д.В. (idpo@tstu.tver.ru) - Тверской государственный технический университет (Мартынов), кандидат технических наук;
Аннотация: В статье рассмотрены вопросы реализации программных средств автоматизированной системы освоения радиоэлектронных комплексов. Предложена архитектура структурной конфигурации данной системы. Для определения факта наличия конфликтов применения радиоэлектронных комплексов и тренажеров предложено в состав автоматизированной системы освоения этих комплексов включить средство радиомониторинга, позволяющее выявлять наличие признака конфликта применения радиоэлектронных комплексов, и средство оценки адекватности тренажера. Разработаны структуры автоматизированных средств определения содержательных компонентов учебных упражнений и учебных планов. Предложен профессионально-ориентированный комплекс программ автоматизированной системы освоения радиоэлектронных комплексов. Проведенные экспериментальные исследования адекватности результатов имитационного моделирования в специализированных тренажерах «Марка – РС» и комплексных тренажерах «Репитер» при управлении воздушным движением в ближней зоне аэродрома в целях корректного определения уровня навыков и рационального планирования тренажной подготовкой операторов радиоэлектронных комплексов определили новый уровень возможностей автоматизированных систем подготовки операторов радиоэлектронных комплексов по управлению воздушным движением. Разработанные инструментальные средства в виде моделей, структурных схем, а также математического, алгоритмического и программного обеспечения подсистем, входящих в состав автоматизированных систем освоения радиоэлектронных комплексов, обладают не только научной новизной, но и практической значимостью и реализуемостью.
Ключевые слова: тренажная подготовка, комплекс программ, радиоэлектронный комплекс, оператор, конфликтоустойчивость, автоматизированная система освоения
Keywords: software training, software, electronic systems, operator, conflict-stability, automated system development
Просмотров: 7100

24. Постановка задачи исследования диффузионного перехода через границу шлак-металл в колонном реакторе и алгоритм ее решения [№4 за 2016 год]
Авторы: Сеченов П.А. (pavesa89@mail.ru) - Сибирский государственный индустриальный университет (аспирант); Цымбал В.П. (tsumbal33@mail.ru) - Сибирский государственный индустриальный университет (профессор), доктор технических наук; Оленников А.А. (oaa@cirkul-m.ru) - Сибирский государственный индустриальный университет (доцент), доктор технических наук;
Аннотация: Предметом данного исследования являются задачи диффузионного перехода через границу шлак-металл и обезуглероживание частиц металла при прохождении через слой шлака. Авторами дана математическая постановка задач перехода через границу шлак-металл в рамках задачи имитационной модели гравитационного сепаратора струйно-эмульсионного реактора. Проведено сравнение объектно-ориентированных языков программирования (Dephi, Visual C#, ActionScript 3.0), выделены целевые задачи имитационной модели. Сделан сравнительный анализ имитационных моделей, созданных за последние 10 лет, в качестве критерия сравнения взята мерность пространства. Приведена также схема взаимодействия между классами имитационной модели и основным модулем. Особое внимание уделено классам шлака внизу, металла внизу, расчетов и основному модулю, так как именно в них реализуется поставленная задача. Для класса шлака описаны свойства (проценты массовых составляющих компонентов шлака, переменная для взаимодействия с классом расчетов) и методы (инициализация переменной класса, функции приращения и изменения состава шлака). В классе расчетов показаны функции определения балансного содержания FeO и скорости восстановления на границе шлак-металл, а затем алгоритм обезуглероживания железа шлака и его взаимодействие с другими классами программы. Для реализации задачи выбран метод имитационного моделирования (Монте-Карло), позволяющий при знании механизмов изучаемого объекта на основе разыгрывания случайности построить алгоритм. В результате реализации второй схемы – обезуглероживания частиц металла при прохождении через слой шлака – на имитационной модели были проведены опыты с одинаковыми начальными условиями и достаточным временем моделирования, равным 10 минутам. Проведенные модельные исследования показали, что при реализации только первого механизма содержание углерода в конечном продукте составляет 4 %, а при реализации двух отмеченных выше схем – 3,5 %, что свидетельствует о возможности более гибкого управления процессом обезуглероживания.
Ключевые слова: метод монте-карло, струйно-эмульсионный реактор, программная реализация, алгоритм, взаимодействие частиц, гравитационный сепаратор, actionscript 3.0, имитационная модель, диффузионный переход
Keywords: monte-carlo method, jet-emulsion reactor, program realization, algorithm, particles interacting ones, gravity separator, actionscript 3.0, simulation model, diffusion transfer
Просмотров: 9790

25. Автоматизированная цифровая обработка изображений при решении задачи магнитной дефектоскопии [№4 за 2016 год]
Авторы: Коробейников А.Г. (korobeynikov_a_g@mail.ru) - Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики (Университет ИТМО) (профессор), доктор технических наук; Поляков В.И. (v_i_polyakov@mail.ru) - Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики (Университет ИТМО) (доцент), кандидат технических наук; Федосовский М.Е. (stts@diakont.com) - Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики (Университет ИТМО) (профессор), кандидат технических наук; Алексанин С.А. (stts@diakont.com) - Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики (Университет ИТМО) (аспирант);
Аннотация: Методы, базирующиеся на анализе рассеяния магнитных полей возле дефектов после намагничивания изделий, позволяют установить наличие в поверхностных слоях стальных деталей дефектов, например трещин. В областях, где нарушена сплошность, будет происходить изменение магнитного потока. Одним из наиболее известных методов магнитной дефектоскопии является метод магнитного порошка: на поверхность намагниченной детали наносят магнитный порошок (сухой метод) или магнитную суспензию (мокрый метод). При использовании люминесцентных порошков или суспензий на изображениях исследуемых деталей дефекты видны значительно лучше, поэтому появляется возможность автоматизированной обработки таких изображений. В работе представлена автоматизированная процедура выбора методов обработки изображений, на которых присутствуют дефекты. На первом этапе выбранными методами производится обработка изображения с целью улучшения его качества. В основном это методы фильтрации. Затем в автоматизированном режиме определяются границы всех объектов на изображении. На следующем этапе выполняется морфологическая обработка изображения. На заключительном этапе, после вычисления компоненты связности и диаметров объектов, делается вывод о наличии дефектов в изделии. Программная реализация данной процедуры осуществлена в системе MATLAB. Приведен пример обработки фотографии приваренного к трубе фланца, обработанного люминесцентной суспензией Magnaglo 14HF, создавшей люминесцентный зеленый индикаторный рисунок, наблюдаемый в ультрафиолетовом свете при длине волны 365 нм. Обозначены направления и названы методы, которые можно включить в процедуру для ее улучшения.
Ключевые слова: морфологическая обработка изображений, улучшение изображений, обработка изображений, магнитная дефектоскопия
Keywords: morphological processing of images, improvement of images, image processing, magnetic fault detection
Просмотров: 8664

26. Программный комплекс моделирования стохастических температурных полей в технических системах STF-ElectronMod [№4 за 2016 год]
Автор: Кандалов П.И. (petrki87@gmail.com) - НИИСИ РАН (зам. зав. отделом);
Аннотация: В статье рассматривается программный комплекс STF-ElectronMod для моделирования стационарных стохас- тических трехмерных температурных полей в технических системах. Практика показывает, что реальные темпе- ратурные поля технических систем носят неопределенный интервальный характер. Это обусловлено интервальным характером факторов, определяющих тепловой режим технической системы, а именно: параметрами конструкции технической системы, обладающими статистическим технологическим разбросом изготовления; факторами, возникающими при функционировании технической системы (потребляемые мощности, тепловые потоки, параметры внутренней среды); факторами окружающей среды (температуры среды, хладоносителей, скорости потоков и пр.). Вместе с тем моделирование температурных полей технических систем в настоящее время проводится в предположении, что все параметры теплового режима однозначно и абсолютно точно известны. В статье описывается структура програм- много комплекса STF-ElectronMod, предназначенного для моделирования интервальных стохастических температурных полей в технических системах при неопределенности входных определяющих данных. Метод и алгоритм компьютерного моделирования основаны на авторских разработках по матрично-топологическому методу, программному комплексу моделирования детерминированных трехмерных температурных полей технических систем, а также на методе статистических испытаний. Применение разработанного метода и алгоритма для моделирования интервально стохастических температурных полей рассмотрено на примере реальной электронной системы.
Ключевые слова: интервальный, стохастический, температурные поля, математическое моделирование, программный комплекс
Keywords: interval, stochastic, temperature fields, mathematical and computer modeling, software package
Просмотров: 8533

27. Построение архитектуры САПР одношнековых экструдеров с применением элементов искусственного интеллекта [№4 за 2016 год]
Авторы: Зубкова Т.М. (bars87@mail.ru) - Оренбургский государственный университет (профессор), доктор технических наук; Мустюков Н.А. (256nail@ mail.ru) - Оренбургский государственный университет (аспирант); Токарева М.А. (tokareva@mail.osu.ru) - Оренбургский государственный университет (доцент), кандидат технических наук;
Аннотация: Конкуренция на рынке экструзионного оборудования заставляет его производителей ежегодно предлагать усовершенствованные и новые технологии, рассчитанные на широкий круг выпускаемой продукции. Поэтому производство должно обладать гибкостью, перенастраиваясь на различные конфигурации изделий, типы сырья и производительность в зависимости от текущих потребностей рынка. Сложность процессов, которыми характеризуется экструзия, не позволяет рассчитать их обычными методами без использования САПР. Принятие решения о выборе маршрута проектирования требует высокой профессиональной подготовки пользователя. Выходом из данной ситуации является интеллектуализация проектирования. Указанный подход позволяет осуществлять автоматизацию процедур оценки свойств проекта, планирование маршрута проектирования и диалог с пользователем САПР. В силу данных причин все большее развитие получают интеллектуальные САПР с перестраиваемой архитектурой. Таким образом, снижение трудоемкости процесса проектирования шнековых экструдеров на основе создания перестраиваемой архитектуры САПР является актуальной проблемой. Авторами данной статьи разработана методика построения интеллектуальной САПР шнековых экструдеров, основанная на интеграции и конфигурировании его подсистем. Создана программная система, которая является ядром САПР и включает в себя БЗ, БД, набор программных компонентов, интеграцию компонентов (сторонние CAD/CAE-системы, математические модели проектируемых процессов, компоненты пользовательского интерфейса, инструментальные средства разработки), управление данных и оптимизацию технологических и геометрических параметров шнековых экструдеров. Описано построение архитектуры САПР на основе теории искусственного интеллекта, которое заключается в выборе набора компонентов для решения проектных задач таким образом, чтобы обеспечить необходимые свойства в системе при минимизации времени проектирования. Разработанная интегрированная среда САПР шнековых экструдеров позволяет создавать конструкции экструдеров, автоматизировать корректировку геометрических параметров и подготовку данных для проведения анализа конструкции, моделировать процесс экструдирования, оптимизировать конструкции и технологические режимы. Предложенная методика конфигурирования САПР на основе методов искусственного интеллекта позволяет снизить трудоемкость проектирования шнековых экструдеров.
Ключевые слова: вычислительный эксперимент, программная система, векторная оптимизация, матрица, шнек, cad/cae-системы, интегрированная среда сапр, математическое моделирование, экструзионнный процесс
Keywords: computing experiment, software system, vector optimization, matrix, screw, cad/cae-systems, integrated environment sapr, mathematical and computer modeling, extrusion process
Просмотров: 8438

28. Системы поддержки принятия решений в управлении вузом: вычислительные модели дифференциации учебной нагрузки [№4 за 2016 год]
Авторы: Шахова Е.Ю. (koroleva0602@mail.ru) - Братский государственный университет (доцент), кандидат технических наук;
Аннотация: В настоящее время во многих вузах идет переработка локальных нормативных актов, регламентирующих труд педагогических работников, отнесенных к профессорско-преподавательскому составу. Требование дифференциации верхних пределов учебной нагрузки по должностям профессорско-преподавательского состава является обязательным. Построены и проанализированы линейные и нелинейные модели распределения нормативной учебной нагрузки. Применяемые методы: аппроксимация по методу наименьших квадратов линейной функцией и кубическим полиномом, сплайн-интерполяция. Моделирование проводилось с помощью системы MathCAD. Определены наиболее эффективные модели при различной структуре численности профессорско-преподавательского состава. Критерий эффективности – наименьший объем сверхнормативной учебной нагрузки. Оценка эффективности построенных линейных и нелинейных моделей проводилась на основе трех вариантов структуры численности профессорско-преподавательского состава структурного подразделения вуза (института) с высоким, средним и пороговым уровнями профессоров и доцентов в общей численности. Полученные результаты позволяют сделать вывод, что линейная дифференциация верхних пределов учебной нагрузки не всегда является наилучшим решением. Линейные модели в данном исследовании оказались наиболее эффективными только для модели института с высоким уровнем профессоров и доцентов в общей численности профессорско-преподавательского состава; для моделей численности со средним и пороговыми уровнями наиболее эффективной оказалась нелинейная модель, построенная по методу сплайн-интерполяции (кривая – кубический сплайн с параболическими конечными точками). Для всех рассмотренных моделей дифференциации при структуре численности института с высоким уровнем профессоров и доцентов в общей численности профессорско-преподавательского состава минимальная сверхнормативная нагрузка превышает максимальную сверхнормативную нагрузку для институтов с пороговым и средним уровнями.
Ключевые слова: норма учебной нагрузки, mathcad, нелинейная модель, линейная модель, моделирование
Keywords: standard teaching load, mathcad, nonlinear model, linear model, modeling
Просмотров: 8122

29. Методика оценки качества обучения студентов вуза с использованием нейро-нечеткого подхода [№4 за 2016 год]
Авторы: Айдинян А.Р. (andstyle@mail.ru) - Донской государственный технический университет (доцент), кандидат технических наук; Цветкова О.Л. (olga_cvetkova@mail.ru) - Донской государственный технический университет (доцент), кандидат технических наук;
Аннотация: В настоящее время в соответствии с Болонским процессом для обеспечения успешного функционирования высших учебных заведений и повышения их конкурентоспособности на международном рынке внедряются системы оценки качества обучения. На точность определения эффективности работы вуза в большой степени влияет правильный выбор критериев оценки факторов. Оценка качества образования затрудняется тем, что значение этого показателя обусловлено множеством факторов, возможно, с неизвестным характером влияния, а также тем, что при проведении педагогических измерений необходимо работать с иформацией, имеющей нечисловой характер. Для решения поставленных задач был проведен обзор факторов, оказывающих наибольшее влияние на процесс обучения студентов. Традиционно среди них выделяют следующие: качество взаимодействия с рынком труда при формировании содержания образования, качество абитуриентов и студентов, технологий обучения, учебно-методи¬ческого и материально-технического обеспечения образовательного процесса, профессорско-преподавательского состава. Предложенная авторами работы методика оценки качества обучения студентов вуза основана на использовании двухуровневой системы, построенной на базе адаптивной системы нейро-нечеткого вывода ANFIS, реализованной в пакете Fuzzy Logic Toolbox системы MatLab и искусственных нейронных сетей. Для оценки четырех выделенных групп факторов используются четыре модуля, реализованные с помощью искусственных нейронных сетей. Число входов каждой из этих сетей обусловлено числом факторов, входящих в соответствующую группу. На входы искусственных нейронных сетей подаются значения показателей в виде величин в диапазоне от 0 до 1. На выходе каждой ИНС формируются значения оценки соответствующей группы факторов также в виде величин в диапазоне от 0 до 1. Полученные в итоге значения оценки групп факторов подаются на вход сети ANFIS, которая представляет собой второй уровень системы оценки качества обучения студентов вуза. А выходная переменная системы ANFIS представляет собой численную оценку качества обучения студентов вуза. Двухуровневое вычисление упрощает сбор данных для обучения искусственных нейронных сетей, а также процесс формирования экспертных оценок для обучения и формирования входов искусственных нейронных сетей и сети ANFIS. Предложенная система оценки качества обучения студентов вуза позволяет получить числовую оценку, представляющую собой суммарный показатель, характеризующий результаты деятельности образовательного учреждения и показывающий, насколько эффективно проходит процесс обучения.
Ключевые слова: экспертные оценки, адаптивные сети нейро-нечеткого вывода, искусственные нейронные сети, качество образования
Keywords: expert assessments, adaptive neuro-fuzzy inference systems, artificial neural networks, quality of formation
Просмотров: 8404

◄ ← Предыдущая | 1 | 2 | 3