Программные продукты и системы

Статьи из выпуска № 2 за 2016 год.

Упорядочить результаты по: Дате публикации | Заголовку статьи | Авторам |

11. Препроцессорная обработка множеств прецедентов для построения решающих функций в задачах классификации [№2 за 2016 год]
Авторы: Гданский Н.И., Куликова Н.Л., Крашенинников А.М.
Просмотров: 8663
Рассмотрена актуальная проблема наличия ошибок в обучающих выборках, предназначенных для последующего построения по методу прецедентов решающих функций, используемых в задачах классификации новых объектов. Исследованы основные причины возникновения данных ошибок и их влияние на построение классификаторов. На основе геометрической интерпретации задачи классификации предложены методы, позволяющие не только анализировать качество обучающей выборки, но и выявлять возможные причины ошибок, содержащихся в ней, а также выполнять их коррекцию, необходимую для последующего построения эффективного классификатора. Для численного учета общих долей удаляемых и корректируемых выбросов в обучающей выборке предложено использовать соответствующие предельно допустимые пороговые величины. По ним даны рекомендации для основных предметных областей. В алгоритме анализа прецедентов использована специальная мера близости одиночного объекта к произвольному классу, аналогичная методу ближайшего соседа, но с той разницей, что соседство определяется не по одной ближайшей точке, а по нескольким. Сложность предложенных алгоритмов анализа и коррекции обучающих выборок является полиномиальной по числу точек в обучающей выборке: в первом случае квадратичная, во втором линейная. Получаемая в результате коррекции новая обучающая выборка задает более плавные границы классов в пространстве значений признаков. Вследствие этого данные множества точек в большей степени удовлетворяют гипотезе компактности и в результате дают решающие функции с более простой структурой, требующие затем меньше вычислительных операций на решение задачи классификации.

12. Анализ активности и тенденций развития вредоносных программ типа «блокиратор-шифровальщик файлов» [№2 за 2016 год]
Автор: Дроботун Е.Б.
Просмотров: 12059
Все компании, занимающиеся разработкой антивирусного ПО, отметили, что с середины 2013 года наблюдается всплеск заражений компьютеров вредоносными программами, шифрующими пользовательскую информацию, – наиболее опасной разновидностью вредоносных программ класса Ransomware (программ-вымогателей). Программы такого рода не просто блокируют доступ жертвам к компьютеру, но и с помощью различных алгоритмов шифрования блокируют доступ пользователя к файлам. Как правило, такие вредоносные программы шифруют популярные типы пользовательских файлов, которые могут представлять определенную ценность: документы, электронные таблицы, файлы БД, фотографии, видео- и аудиофайлы и т.д. Для расшифровки файлов пользователю предлагается заплатить выкуп с помощью каких-либо сервисов интернет-платежей или криптовалюты (обычно с помощью биткойнов). Первые версии таких вредоносных программ появились еще в 2006–2007 годах, однако тогда эти вредоносные программы использовали нестойкие алгоритмы шифрования, малый размер ключа шифрования, а также крайне неэффективные методы заражения компьютеров и поэтому не получили широкого распространения. Современные вредоносные программы такого рода лишены этих недостатков, используют весьма стойкие алгоритмы шифрования (AES или RSA), достаточно большой размер ключей шифрования и эффективные методы распространения (с помощью зараженных веб-страниц и вредоносных спам-рассылок по электронной почте). В статье на основе анализа нескольких наиболее распространенных представителей этого класса вредоносных программ показаны основные тенденции развития такого рода программ, предложены возможные пути устранения последствий их деятельности.

13. Программный комплекс для моделирования кинетики растворения лекарственных средств [№2 за 2016 год]
Авторы: Иванов С.И., Типцова И.А., Матасов А.В., Синица Е.А., Гордиенко М.Г., Меньшутина Н.В.
Просмотров: 9477
В фармацевтической области растворение является неотъемлемым процессом на стадии разработки новых, оригинальных лекарственных средств, а также для подбора составов дженериков. В целях сокращения временных и финансовых затрат на проведение многократных экспериментов по растворению различных составов веществ был разработан программный комплекс для моделирования кинетики растворения лекарственных средств. Программный комплекс написан на языке С# в среде Microsoft Visual Studio. В качестве расчетного модуля программного комплекса взята модель процесса растворения на основе клеточных автоматов с изменяющимися размерами клеток. Для увеличения производительности расчета был разработан модифицированный алгоритм, позволяющий сократить время расчета в 1,5 раза по сравнению с традиционным алгоритмом клеточно-автоматной модели. Для проверки адекватности разработанного программного комплекса было проведено сравнение расчетных данных с экспериментальными на примере растворения различных лекарственных средств. В работе приведены расчетные данные и визуализация работы программы на примере растворения гранул, представляющих собой распределение включений системы «labrasol-ибупрофен» в смеси растворимых веществ – мальтодекстрина и гуммиарабика.

14. Построение расширяемой программной архитектуры хирургических тренажеров [№2 за 2016 год]
Авторы: Иващенко А.В., Горбаченко Н.А., Колсанов А.В.
Просмотров: 6727
Непрерывное совершенствование современных хирургических тренажеров с учетом различия методик обучения в разных университетах обусловливает актуальность таких требований к их ПО, как интероперабельность, открытость архитектуры и возможность функционирования в едином информационном пространстве. В статье рассматриваются базовые принципы построения расширяемой архитектуры ПО хирургических тренажеров для симуляционного обучения базовым навыкам хирургии в медицинских высших учебных заведениях. Основное внимание уделяется представлению объектов операционного поля и моделированию их взаимодействия друг с другом, которое обеспечило бы возможность создания новых обучающих модулей для хирургических тренажеров. Для построения распределенной архитектуры платформы при моделировании операционных случаев предлагается использовать шаблон проектирования «Сущность-компонент». С учетом разделения логики по степени ее специфичности для конкретного операционного случая предлагается иерархия взаимодействия программных модулей. В качестве примера рассмотрен алгоритм захвата органа твердым инструментом с двумя браншами в рамках моделирования эндоскопической операции. Также рассмотрены базовые принципы организации взаимодействия между объектами на примере обучающего модуля эндоскопического клипирования. Результаты практической реализации предложенного подхода показывают, что он может быть использован для описания различных по природе аспектов поведения объектов сцены в рамках единой архитектуры, обеспечивающей гибкость настройки поведения и активное повторное использование готовых компонентов. Предложенный подход позволяет сократить временные затраты и трудоемкость создания новых хирургических тренажеров, а также затраты на адаптацию существующих симуляционных решений при их внедрении и практическом использовании.

15. Алгоритм классификации, основанный на принципах случайного леса, для решения задачи прогнозирования [№2 за 2016 год]
Авторы: Картиев С.Б., Курейчик В.М.
Просмотров: 13783
Работа посвящена методам построения ансамблей моделей для решения задачи прогнозирования. Одним из основных этапов прогнозирования является классификация. На данном этапе производится основная логика прогностических моделей. Описывается метод классификации с использованием методов случайного леса. Отмечены плюсы и минусы использованных методов. В ходе работы обосновывается выбор данного метода для применения в разработанной системе прогнозирования. Разработан алгоритм построения случайного леса на основе методов комбинирования элементов принятия решений и обучения сформированной структуры данных с использованием модифицированного алгоритма обучения случайного леса (MRF). Принципиальным отличием данного метода является нахождение оптимального класса, к которому относится объект, рассматриваемый для задачи прогнозирования. Описывается программная реализация на языке Java с использованием принципов обобщенного программирования и приводится описание основной структуры данных в виде UML-диаграммы. Также определено место разработанного модуля в системе диагностирования сложных технических систем по поддержанию работоспособности программной системы с использованием принципов моделирования, основанных на темпоральной логике. Проведены экспериментальные исследования, показавшие эффективность описываемого метода по сравнению с существующими. Качество классификации улучшилось примерно на 5 % по сравнению с предыдущими опытами.

16. Модель и алгоритмизация оптимизационной задачи о назначениях в условиях дополнительных ограничений [№2 за 2016 год]
Авторы: Кордюков Р.Ю., Допира Р.В., Иванова А.В., Абу-Абед Ф.Н., Мартынов Д.В.
Просмотров: 10212
В статье рассматривается задача оптимального выбора кандидатов на выполнение работ в тендерных проектах исходя из финансовых условий, выдвигаемых соискателями. Представлены критерии, являющиеся ключевыми при отборе подходящих заявок претендентов с учетом заранее объявленных нормативов. Задача приводится в формализованном виде, при этом целевой функцией является минимизация затрат на реализацию проектов. Построена модель, агрегирующая исходные данные и ограничения в единую систему и позволяющая оперировать начальными условиями для их анализа. Предлагается специальный алгоритм поиска оптимальных вариантов назначений, базирующийся на теории графов, методике последовательного анализа и отсева вариантов и неявном переборе. Данный алгоритм учитывает требования, предъявляемые к заявкам соискателей, и работает как при наличии финансовых ограничений предприятий по максимуму и минимуму, так и при их отсутствии, а также предоставляет возможность подбора исполнителей на комплексный проект, реализация которого подразумевает успешное совместное завершение множества отдельных проектов, входящих в его состав. Предлагаемое ПО, разработанное для решения данной задачи, предоставляет возможности по формированию списков конкурсных проектов, кандидатов на их выполнение и их заявок на определенные виды работ с учетом существующих стоимостных, временных и вероятностных ограничений. По представленному алгоритму осуществляется поиск всех заявок, удовлетворяющих требованиям нормативов, и среди них определяется оптимальная выборка, учитывающая возможности исполнителей по освоению выделяемых ресурсов.

17. Использование нечеткой логики в бездатчиковом вентильном электроприводе [№2 за 2016 год]
Авторы: Льготчиков В.В., Горчаков Д.В.
Просмотров: 11479
В статье рассмотрен шестишаговый алгоритм бездатчикового управления вентильным двигателем. Анализ переходных процессов в силовой цепи электродвигателя показал, что при использовании бездатчикового алгоритма определения момента коммутации по интегралу сигнала противо-ЭДС эффективность работы электропривода в динамических режимах снижается, а в некоторых случаях работа системы в целом становится неустойчивой. Для поддержания устойчивой работы системы электропривода необходимо компенсировать возрастание тока и насыщение магнитной цепи путем гибкого изменения параметров системы управления. Для решения этой задачи в работе предлагается использовать регулятор на основе нечеткой логики. Такой регулятор на основе базы нечетких правил производит коррекцию момента коммутации фаз двигателя. В качестве входных параметров системы нечеткого регулирования используются нормированные значения частоты вращения и тока двигателя. Введение нечеткого регулятора в систему управления электроприводом позволяет повысить качество регулирования в динамических режимах, таких как приложение нагрузки или изменение сигнала задания скорости. Результаты моделирования в среде Simulink показывают, что предлагаемая система управления с нечетким регулятором обеспечивает качественную работу привода в широком диапазоне частот вращения и одновременно увеличивает нагрузочную способность системы.

18. Программы моделирования температурных полей в изделиях плоской формы [№2 за 2016 год]
Автор: Марголис Б.И.
Просмотров: 10776
Рассмотрена модель температурного поля в изделии плоской формы при несимметричном конвективно-радиационном теплообмене поверхностей изделия с окружающей средой и ограждающими поверхностями (нагревательными элементами) технологического оборудования. Получены соотношения для расчета температурного распределения в изделии с использованием численных конечно-разностных методов. Рассмотрен пример расчета конвективно-радиационного охлаждения стеклянной пластины. Показано, что результаты расчета хорошо согласуются с известными литературными источниками. Сформулирована возможность решения поставленной задачи в среде программирования Matlab. На основе стандартной функции pdepe в среде Matlab разработана программа, позволяющая по заданным теплофизическим характеристикам материала (коэффициентам теплопроводности, температуропроводности) и параметрам конвективно-радиационного теплообмена (коэффициентам конвективной теплоотдачи и приведенным степеням черноты) моделировать температурное поле в изделии. Рассмотрены особенности разработки программы, связанные с заданием функций типа дифференциального уравнения, начальных и граничных условий. Приведены программные коды функций, основной программы и результаты расчета температурного распределения. Произведен сравнительный анализ решения задачи в среде Matlab с результатами, полученными с помощью конечно-разностных соотношений, и продемонстрировано их хорошее совпадение. Показана перспективность использования стандартных функций Matlab для решения задач идентификации условий теплообмена и оптимизации режимов термообработки изделий в различных технологических процессах.

19. Обогащение модели Bag of words семантическими связями для повышения качества классификации текстов предметной области [№2 за 2016 год]
Авторы: Нугуманова А.Б., Бессмертный И.А., Пецина П., Байбурин Е.М.
Просмотров: 13574
Статья посвящена результатам исследования методов повышения качества автоматической классификации текстов на основе статистического подхода. В качестве базовой модели представления текстов рассматривается Bag-ofwords – самая распространенная и простая модель представления текста, используемая во многих задачах автоматической обработки текстов. Она представляет тексты как наборы слов без учета их порядка и связей, поэтому при использовании этой модели семантическая близость двух текстов оценивается по количеству совпадающих слов. В результате тексты, содержащие малое количество общих слов, считаются семантически далекими друг от друга. Эта особенность модели Bag-of-words, обусловленная игнорированием семантических связей, представляет серьезную проблему в такой актуальной задаче обработки естественного языка, как автоматическая классификация текстов. Авторы предлагают обогатить модель Bag-of-words семантическими связями, которые извлекаются из этих же текстов на основе статистики совместной встречаемости слов, то есть новый способ построения и применения матрицы семантических связей, которая затем используется для отображения представлений текстов в пространство связанных слов. Конечной целью работы является доказательство превосходства построенной модели по сравнению с моделью Bag-of-words при выполнении бинарной классификации текстов. Для сравнения этих двух моделей была реализована серия экспериментов на стандартной коллекции Reuters 21578. Результаты экспериментов демонстрируют улучшение качества классификации текстов по сравнению с известными методами.

20. Методы автоматического построения онтологий [№2 за 2016 год]
Авторы: Платонов А.В., Полещук Е.А.
Просмотров: 11082
В статье рассматривается процесс автоматического построения онтологии предметной области по входному набору текстовых документов. В частности, рассматриваются процессы, аналогичные системам Biperpedia, BOEMIE Project и т.п. В работе освещены основные этапы автоматической генерации онтологии, а именно процесс извлечения объектов предметной области, концептов, то есть терминов, объединяющих множество объектов, а также процесс извлечения семантических отношений и правил для онтологии. Для каждого процесса представлены алгоритмы, решающие задачу соответствующего шага генерации онтологии. В рамках процесса извлечения объектов предметной области рассмотрены алгоритмы извлечения именованных сущностей, генерации регулярных выражений на основе генетических алгоритмов. Предложен процесс построения шаблонов извлечения объектов на базе методов поиска частотных цепочек символов по аналогии с поиском частотных шаблонов последовательностей. В статье описаны основные шаги извлечения концептов предметной области и рассмотрены алгоритмы для определения его основных атрибутов. Содержится описание методов извлечения семантических отношений на базе лексико-синтаксических шаблонов. Предложен подход к данной задаче с точки зрения поиска ассоциативных правил по аналогии с алгоритмами поиска частотных шаблонов. Наконец, в работе предложены три метода оценки качества работы всего процесса автоматического построения онтологии: метод на основе золотого стандарта, метод ручной оценки и косвенный метод через оценку качества использующего онтологию ПО. Рассмотрены положительные и отрицательные стороны того или иного метода оценки. Предложен компромиссный подход для оценки качества модели, учитывающий достоинства и недостатки каждого из описанных.

◄ ← Предыдущая | 1 | 2 | 3 | Следующая → ►