Программные продукты и системы

Статьи из выпуска № 3 за 2017 год.

Упорядочить результаты по: Дате публикации | Заголовку статьи | Авторам

11. Информационно-аналитическая система оценивания трудозатрат и стоимости создания программных средств [№3 за 2017 год]
Авторы: Котов С.Л., Демирский А.А.
Просмотров: 4340
В статье рассматривается метод оценки размера создаваемого программного средства на ранних этапах жизненного цикла его разработки. Для программных средств одного класса наибольшее влияние на трудоемкость разработки оказывает их размер. Обоснованная оценка размера создаваемого программного средства необходима для адекватной оценки трудозатрат и стоимости разработки. В статье дается краткий обзор существующих методов оценки размера создаваемого программного средства. Среди них наиболее распространенными являются метод конструктивной модели стоимости (COCOMO, COCOMO II) и метод функционально-балльной оценки (FPA). Указаны недостатки данных методов. Для формирования оценки размера создаваемого программного средства предлагается использовать метод, являющийся развитием FPA и COCOMO II. Он основан на подсчете программных объектов: экранных форм, отчетов, файлов данных (таблиц СУБД), функций импорта/экспорта данных. Для оценки размера создаваемых программных объектов используется база нечетких продукционных правил, параметры которой определяются с помощью искусственной нейронной сети (нейронная продукционная сеть Такаги–Сугено–Канга). Приводится математическое описание используемых моделей оценки. Метод был адаптирован для оценки размера создаваемого специального ПО автоматизированных систем. Выделены преимущества применения предложенного метода оценки размера создаваемого программного средства. С использованием данного подхода была разработана информационно-аналитическая система оценивания трудозатрат и стоимости создания программных средств. В статье рассмотрена функциональная структура информационно-аналитической системы, дается перечень режимов ее функционирования. В заключение приведены результаты применения предложенного метода для оценки размера создаваемого специального ПО автоматизированных систем.

12. Комплекс программ для определения параметров электрических дуг трехфазного переменного тока, горящих на горизонтальную поверхность [№3 за 2017 год]
Авторы: Ячиков И.М., Костылева Е.М.
Просмотров: 8740
В металлургической промышленности эксплуатируется множество агрегатов, в которых в качестве источников тепловой энергии используются электрические дуги, горящие на горизонтальную тепловоспринимающую поверхность. Знание электромагнитных сил, действующих на дуги, их положение и поведение важны при конструировании новых печей и автоматизации их работы. Обзор литературы показывает, что многие вопросы, связанные с электрическими дугами трехфазного переменного тока, освещены недостаточно полно, поскольку на промышленных или опытных установках изучение большинства проблем технически сложно, дорого и часто невыполнимо по самым разным причинам. Возможным направлением исследования является создание адекватных математических моделей, их реализация в виде прикладного ПО и дальнейшее компьютерное моделирование. В данной работе показаны математическое модели и разработанный комплекс программ, включающий в себя модули для определения напряженности магнитного поля, электромагнитных сил, формы дуг и теплового потока вблизи трех дуг трехфазного переменного тока, горящих на горизонтальную поверхность. Результатом работы созданного программного комплекса являются расчет и визуализация векторных полей – напряженности магнитного поля и среднеинтегральных электромагнитных сил, а также визуализация средней за период формы осей столбов электрических дуг и распределение тепловых потоков по горизонтальной тепловоспринимающей поверхности.

13. Концепция получения интерсубъективных ответов на нечеткие запросы к базе данных САПР технологических процессов ковки [№3 за 2017 год]
Авторы: Канюков С.И., Коновалов А.В., Муйземнек О.Ю.
Просмотров: 7934
Результаты эксплуатации САПР технологических процессов ковки различных поковок на молотах и прессах представляют собой набор значений технологических параметров, получаемых в процессе решения технологических задач и записываемых в реляционную БД. Современные СУБД позволяют работать, как правило, только с четкими БД и четкими запросами. Под четкой БД понимается совокупность записей – признаков интересующих пользователя объектов, значения которых представляют собой строки или числа, однозначно понимаемые пользователями. Четкий запрос предполагает перечисление значений таких признаков либо границ этих значений. Такой подход приводит к тому, что объекты, признаки которых почти удовлетворяют требованиям запроса, не будут выбраны и информация о них будет утеряна. С подобными потерями информации помогает справиться теория нечетких запросов к реляционным БД, механизмы которой, базирующиеся на теории нечетких множеств Л. Заде, впервые были предложены в 1984 году и впоследствии получили развитие в работах Д. Дюбуа и Г. Прада. Разработана концепция применения механизма получения интерсубъективных ответов на нечеткие запросы к реляционной БД САПР технологических процессов ковки. На примере решения задачи выбора из БД САПР технологических процессов ковки с хорошей проработкой металла в конечной поковке и высокой степенью использования металла слитка определены лингвистические переменные, термы и их числовые характеристики, построены функции принадлежности числовых характеристик соответствующим термам и сформулированы правила выборки с учетом значимости поставленных целей. Предложенная концепция может быть использована для разработки механизма получения ответов на нечеткие запросы и в других предметных областях.

14. Метод частотно-морфологической классификации текстов [№3 за 2017 год]
Авторы: Осочкин А.А., Фомин В.В., Флегонтов А.В.
Просмотров: 10900
Появление централизованных хранилищ данных и накопление в них информации в виде как структурированных таблиц, так и слабоструктурированных текстов стали следствием растущего внимания к методам анализа данных. Анализ данных в перспективе позволяет получать важную информацию, на основе которой можно принять верное управленческое решение или спрогнозировать дальнейшее развитие событий. Одним из важных направлений этого анализа является автоматическая классификация накопленных данных в электронном виде, упрощенная модель которой сводится к считыванию, обработке текста и присвоению документу темы из заранее заданного списка. Все чаще работы зарубежных коллег посвящаются классификации данных в области медицины для последующего прогноза развития болезни на основе статистики или постановки диагноза на основе истории болезни. Главную сложность в классификации представляют тексты на естественном языке, которые в силу лингвистических особенностей языка и поддержки частью методов классификации исключительно числовых данных трудно поддаются классификации. В настоящей работе исследуется научная активность в сфере классификации данных на естественном языке на основе ежегодной публикации научных трудов в данной сфере, а также предлагается на рассмотрение метод классификации русскоязычных текстов, интегрирующий в себе алгоритмы частотного, морфологического и интеллектуального анализов. Процедура классификации текстов предполагает применение частотных, морфологических показателей и регрессионных деревьев. Также в данной работе представлены результаты ряда экспериментов по идентификации метода классификации с наиболее высокой точностью. Классификация осуществлялась по функциональным, литературным и авторским стилям.

15. Многофункциональный программный комплекс теплового проектирования электронных систем: требования к архитектуре и функциональным возможностям моделирования [№3 за 2017 год]
Авторы: Мадера А.Г., Решетников В.Н.
Просмотров: 8319
Рассмотрены концепции математического и компьютерного моделирования, положенные в основу разработки и создания многофункционального программного комплекса для теплового проектирования сложных электронных систем. Показаны принципиальные недостатки зарубежных программных комплексов теплового проектирования, которые не позволяют использовать их в практике проектирования и создания конкурентоспособных электронных систем. В статье обоснованы требования к многофункциональному программному комплексу для адекватного проектирования тепловых процессов и температурных распределений в электронных системах в условиях функционирования и эксплуатации, приближенных к реальным, а именно: программный комплекс должен обеспечивать возможность моделировать тепловые процессы в электронных системах, являющиеся нелинейными, нестационарными, трехмерными, интервально-стохастическими, а также учитывать влияние тепловой обратной связи, особенности конструкции и монтажа элементов в электронной системе, воздействие дестабилизирующих механических, климатических и радиационных факторов. Архитектура многофункционального программного комплекса должна включать высокоэффективное математическое вычислительное ядро, развитую сервисную пользовательскую оболочку, отвечающую современным требованиям к сложным программным комплексам и системам. Сервисная оболочка, в свою очередь, должна обеспечивать визуальную, наглядную и удобную для восприятия форму задания исходных данных в виде цветных изображений температурных распределений и других тепловых характеристик на различных иерархических уровнях. Программный комплекс реализуется в среде Microsoft Visual Studio, обеспечивающей объектно-ориентированный подход, на языке высокого уровня С#, под управлением семейства операционных систем Microsoft Windows. Модульность архитектуры позволяет эффективно расширять возможности и модернизацию программного комплекса.

16. Моделирование распределения потенциала в двухзатворном полевом нанотранзисторе со структурой кремний на изоляторе с асимметричным затвором [№3 за 2017 год]
Автор: Масальский Н.В.
Просмотров: 7164
Рассматриваются аналитическая 2D-модель распределения потенциала и вытекающая из нее модель порогового напряжения для тонкопленочного двухзатворного полевого нанотранзистора со структурой кремний на изоляторе с фронтальным затвором из двух последовательно соединенных материалов с разной работой выхода. Исследованы поведение потенциала в транзисторных структурах в области длин затворов менее 50 нм, его зависимости от смещений на стоке для различных конфигураций фронтального затвора. Полученные результаты однозначно показывают, что применение двух материалов с разной работой выхода во фронтальном затворе приводит к эффективному подавлению короткоканальных эффектов из-за ступенчатой функции в профиле потенциала на границе раздела двух материалов. Сдвиг положения поверхностной позиции минимума поверхностного потенциала незначителен с увеличением смещений стока. Пиковое электрическое поле у стока значительно снижается по сравнению с аналогичной транзисторной структурой, но с однородным фронтальным затвором. Одновременно прогнозируются достижение более высокой активной межэлектродной проводимости и уменьшение подпороговой утечки по сравнению с классическими двухзатворными полевыми нанотранзисторами со структурой кремний на изоляторе в области длин затворов менее 50 нм. Отличительными свойствами исследуемых структур являются существенное снижение пика электрического поля на границе рабочая область–сток, уменьшение паразитных эффектов порогового напряжения. Результаты моделирования хорошо согласуются с данными вычислительного эксперимента, полученными при помощи коммерчески доступного программного пакета ATLAS, предназначенного для моделирования сложных транзисторных структур. Таким образом, применение двух материалов с разной работой выхода во фронтальном затворе двухзатворных полевых нанотранзисторов со структурой кремний на изоляторе улучшает их ключевые электрофизические характеристики по сравнению с двухзатворными полевыми транзисторами с однородным фронтальным затвором и с объемными аналогами.

17. Обзор средств имитационного моделирования коллективов роботов с элементами социальной организации [№3 за 2017 год]
Авторы: Ровбо М.А., Овсянникова Е.Е., Чумаченко А.А.
Просмотров: 9019
В работе рассматриваются механизмы, важные для адекватного моделирования группы искусственных агентов, особенно мобильных роботов, организованных в систему с элементами социальной структуры. Сформулированы основные механизмы для моделирования искусственных коллективов с социальной структурой. Проведен обзор инструментов моделирования, основанный на этих требованиях, определяющий преимущества и недостатки существующих систем для моделирования, симуляции и исследования подобных систем. Обзор сосредоточен вокруг средств моделирования биологических систем (в частности, муравьев, так как они являются ярким примером социальной группы), агентного моделирования и специализированных инструментов симуляции роботов. Сделан акцент на уровень поддержки различных социальных механизмов в системах моделирования, а также на их возможности моделирования, особенно большого количества агентов (в частности, поддержка вычислений на кластерах), на умение симулировать пользовательские модели и реализацию различных аспектов социальной группы. Выяснилось, что, хотя есть много общих средств для создания и симуляции моделей, существует очень мало поддержки и готовых реализаций даже широко используемых механизмов, таких как феромоны, предоставленных системами для создания и исследования группы робототехнических агентов с социальной структурой. С другой стороны, средства, направленные на моделирование систем с элементами социального поведения, таких как системы моделирования поведения муравьев, не очень масштабируемы или ограничены в наборе аспектов, которые они могут моделировать, и нет удобных механизмов их расширения для углубленных исследований. На основе обзора была выявлена потребность в комплексной системе моделирования, специально направленной на исследования в области искусственных групп агентов с элементами социальной структуры, и сформулированы требования к такой системе.

18. Оптимизация задачи об определении конфликтов с опасными зонами движения летательных аппаратов для выполнения на Intel Xeon Phi [№3 за 2017 год]
Автор: Рыбаков А.А.
Просмотров: 3974
Во время полета летательный аппарат генерирует вихревой спутный след. Данный след может представлять опасность для других участников воздушного движения, особенно в зонах, в которых одновременно находится большое количество летательных аппаратов. Поэтому задача моделирования вихревых следов и определения конфликтов с ними является крайне важной и востребованной. В данной статье вихревой след рассматривается как совокупность опасных зон отдельных отрезков траектории движения. Опасная зона отдельного отрезка траектории представлена пучком сфер – множеством сфер с центрами на данном отрезке. Далее рассматривается прямой математический метод определения пересечения прямой и пучка сфер. Прямая представляет мгновенную траекторию движения собственного летательного аппарата, тогда как множество пучков сфер формирует полную опасную зону полета. Так как количество отрезков траекторий в опасной зоне достаточно велико, целесообразно использование ускорителей для осуществления вычислений. В статье рассматриваются применение Intel Xeon Phi для данной задачи и использование специального приема ручной оптимизации исходного кода для того, чтобы добиться применения векторизации кода. Такой подход позволяет добиться пятикратного ускорения решения задачи при обсчете около 107 отрезков движения внутри опасной зоны.

19. Построение и исследование линейных регрессионных моделей электрической емкости микрослоев магнитных наножидкостей [№3 за 2017 год]
Авторы: Морозова Т.Ф., Демин М.С., Морозов А.С.
Просмотров: 6508
В работе представлены результаты синтеза и анализа линейных регрессионных моделей, описывающих экспериментальные исследования электрической емкости ячейки с микрослоем магнитной наножидкости, проведенные при изменении входных параметров (факторов): поляризующего напряжения (0, …, 20 В), объемной концентрации дисперсной фазы (2,3, …, 14,4 %), межэлектродного расстояния (100, …, 200 мкм), температуры слоя (293, …, 368 K). Приведены двухмерные и трехмерные графические зависимости электрической емкости микрослоя магнитной наножидкости в зависимости от входных параметров. Анализ зависимостей показал наличие максимума электрической емкости при температуре ~340 K в исследуемом концентрационном диапазоне. При изменении концентрации дисперсной фазы от 2,3 % до 14,4 % и приложении поляризующего напряжения также имеются характерные максимумы электрической емкости, которые при повышении температуры становятся более выраженными. С увеличением концентрации дисперсной фазы возрастает величина поляризующего напряжения, при котором обнаруживается максимум электрической емкости. Для получения математической модели, связывающей электрическую емкость ячейки с магнитной наножидкостью и ее параметрами (факторами), использовалось ПО для статистического анализа IBM SPSS Statistics. Получены регрессионные модели, учитывающие главные факторы и эффекты от их взаимодействия. Произведен анализ полученных моделей, оценены их погрешности (ошибки аппроксимации). При оценке погрешности рассматривались минимальная, максимальная и средняя погрешности, на основе этих данных делались выводы о целесообразности применения модели. Наилучшую аппроксимацию экспериментальных данных дала модель, учитывающая эффекты от взаимодействия факторов.

20. Проблемы отладки многопроцессных систем [№3 за 2017 год]
Авторы: Галатенко В.А., Костюхин К.А.
Просмотров: 7669
Статья посвящена проблеме отладки сложных многопроцессных систем. Разработка качественных сложных аппаратно-программных систем – длительный, трудоемкий процесс. Считается, что около половины времени уходит на отладку. Переход на многоядерные процессорные архитектуры сделал параллелизм нормой, равно как и специфичные для параллельных систем ошибки. Это делает отладку еще более важной и одновременно более сложной. Основная особенность многопроцессных систем – использование сложных асинхронных взаимодействий между компонентами системы, эта особенность влияет на подходы к отладке систем, определяет выбор инструментов и методов отладки. Сложность отладки также обусловлена количеством и разнородностью компонентов многопроцессных систем, часть из которых могут быть аппаратными. Традиционный набор инструментов отладки в широком смысле (интерактивный отладчик, трассировщик, библиотеки самоконтроля, воспроизведения и отладки производительности) не теряют своей актуальности, но варианты их применения изменяются. В работе сначала рассматриваются существующие средства и методы отладки, выделяются их достоинства и недостатки. Затем описываются существующие проблемы отладки многопроцессных систем и предлагается архитектура отладчика многопроцессных систем. В заключении представлены выводы авторов.

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