Программные продукты и системы

Статьи из выпуска № 2 за 2019 год.

Упорядочить результаты по: Дате публикации | Заголовку статьи | Авторам

11. Преобразование данных от разнородных систем мониторинга [№2 за 2019 год]
Автор: Бекенева Я.А.
Просмотров: 5830
В статье представлен подход к подготовке данных, получаемых от разнородных систем мониторинга, для их дальнейшего анализа методами интеллектуального анализа данных. Основной проблемой анализа данных при мониторинге различных процессов являются различия в описании событий для разных типов источников, в том числе формат представления данных. Кроме того, одно и то же событие может быть описано с помощью данных от разных систем мониторинга. В настоящей работе приведена формальная модель анализируемого процесса, описаны основные проблемы анализа разнородных данных, выделены формальные критерии отнесения записей от разных источников к одному событию. В предлагаемом подходе в качестве источников данных учитываются не только записи, поступающие от различных мониторинговых систем в режиме реального времени, но и учетные базы, используемые для хранения информации. Ключевая идея со-стоит в том, что движущиеся объекты разных типов могут совершать действия как единое целое в рамках исследуемой задачи (например, транспортное средство и водитель). Использование учетных систем позволяет найти взаимосвязи между подобными движущимися объектами и тем самым повысить точность объединения записей, относящихся к одному событию. Предложенный подход был опробован на реальных данных, полученных от предприятия. В результате применения всех описанных преобразований удалось существенно сократить избыточную размерность совокупной таблицы с данными, а также значительно снизить количество пропущенных значений. Данные, анализ которых был затруднительным из-за их разного формата, приведены к единому формату и представлены в виде единой таблицы, удобной для дальнейшего исследования методами интеллектуального анализа данных.

12. Прогнозирование временного ряда инфекционной заболеваемости [№2 за 2019 год]
Автор: Тарасова С.А.
Просмотров: 6383
В статье отражены актуальность и степень разработанности проблемы прогнозирования инфекционной заболеваемости населения, предложен один из способов прогнозирования заболеваемости населения различными инфекциями на базе классической декомпозиции временного ряда. Обычно в структуре временных рядов инфекционной заболеваемости выделяют тренд и сезонную составляющую с одним или двумя пиками в зависимости от типа инфекции, а также остаточную компоненту, которая должна удовлетворять условиям случайности, независимости и нормального распределения уровней с математическим ожиданием, равным нулю. При выполнении этих условий методы классической декомпозиции достаточно хорошо позволяют выявить как долгосрочную тенденцию развития процесса, так и сезонные изменения. Методика заключается в последовательной реализации процедур алгоритмического и аналитического выравнивания временного ряда и нахождении сезонной вариации в виде усредненных нормированных отклонений фактических уровней ряда от линии тренда, а также не предполагает в формировании индексов сезонности остаточной компоненты, что способствует более точным прогнозам детерминированных составляющих временного ряда. На первом этапе алгоритма ряд выравнивается с помощью скользящих средних, что позволяет уменьшить остаточную компоненту и получить комбинацию трендовой и сезонной составляющих временного ряда. На втором этапе с помощью метода наименьших квадратов составляется уравнение тренда, отражающего долгосрочную тенденцию динамики. На третьем этапе рассчитываются индексы сезонности, которые показывают степень отклонения сезонного временного ряда от тренда. На четвертом этапе прогнозная модель проверяется на адекватность. На пятом этапе на основе экстраполяции тренда и с учетом индексов сезонности осуществляется прогноз инфекционной заболеваемости на будущие периоды. В результате исследования с помощью описанной процедуры разработана адекватная модель прогнозирования заболеваемости населения России острыми респираторными вирусными инфекциями, верификация которой показала достаточную точность и достоверность выполненных на ее основе прогнозов.

13. Прогнозирование состояния технического объекта с применением методов машинного обучения [№2 за 2019 год]
Авторы: Клячкин В.Н., Жуков Д.А.
Просмотров: 6901
Распознавание состояния технического объекта во время его функционирования обеспечивает раннее обнаружение неисправностей и их устранение в процессе обслуживания. Часто диагностика сводится к разделению состояний объекта на два класса: исправное и неисправное. При решении такой задачи могут быть использованы методы машинного обучения, предназначенные для бинарной классификации. В данной статье в качестве исходных данных рассматриваются известные результаты (прецеденты) оценки состояния системы: при заданных значениях контролируемых показателей техническая система исправна или неисправна. Используется множество различных подходов к бинарной классификации: классические статистические модели, методы, специально ориентированные на машинное обучение, композиционные методы и другие. Для повышения качества прогнозирования может быть использован агрегированный подход – комбинация нескольких методов классификации. Разработанная в среде Matlab программа обеспечивает прогнозирование состояния системы по заданным показателям ее функционирования. Пользователь имеет возможность выбрать объем контрольной выборки, метод обучения, критерии качества распознавания. Было проведено численное исследование на двух примерах. Оценивалась исправность гидроагрегата по критерию стабильности вибраций по результатам мониторинга показаний датчиков, установленных в различных точках. Наилучшим оказался агрегированный классификатор, включающий градиентный бустинг и логистическую регрессию. При анализе исправности системы во-доочистки по показателям качества питьевой воды максимальное значение F-критерия имело место при агрегировании нейронной сети и бэггинга деревьев решений.

14. Программы моделирования температурных полей в изделиях цилиндрической формы [№2 за 2019 год]
Авторы: Марголис Б.И., Мансур Губран Али
Просмотров: 6688
В статье рассмотрена модель температурного поля в изделии цилиндрической 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. Приведен пример расчета конвективно-радиационного охлаждения цилиндрического тела. Сформулирована возможность решения по-ставленной 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 основные функции разработанных программ и результаты расчета температурного распределения. Сделан сравнительный анализ решения задачи в среде Matlab с результатами, полученными с помощью конечно-разностных соотношений, продемонстрировано их хорошее совпадение. Рас-смотрено решение двухмерной задачи теплопроводности в цилиндрическом теле с помощью функции parabolic, являющейся одним из инструментов Matlab для решения задач параболического типа. Произведена триангуляция цилиндрической области с использованием функции in-itmesh. Приведены фрагменты программных кодов функций граничных условий и визуальное изображение двухмерного температурного распределения в полом конечном цилиндре. При решении тепловой двухмерной цилиндрической задачи градиенты температур по высоте практически отсутствуют, в связи с чем наблюдается отличное совпадение температурного поля с результатами, полученными конечно-разностными методами и с помощью функции pdepe. Разработанные методы в перспективе позволяют перейти к решению задач моделирования температурного поля в сортовых стеклоизделиях цилиндрической формы (стакан, бутылка, колба), имеющих, кроме боковой, еще и донную поверхность.

15. Разработка прецедентного модуля для идентификации сигналов при акустико-эмиссионном мониторинге сложных технических объектов [№2 за 2019 год]
Авторы: Варшавский П.Р., Алехин Р.В., Кожевников А.В.
Просмотров: 7073
В статье рассматриваются актуальные вопросы разработки модуля для идентификации сигналов, получаемых во время акустико-эмиссионного мониторинга сложных технических объектов, использующего рассуждения на основе прецедентов (CBR – Case-Based Reasoning). Прецедентные методы и системы (CBR-системы) активно применяются для решения целого ряда задач в области искусственного интеллекта, например, для моделирования правдоподобных рассуждений, в том числе рассуждений здравого смысла, машинного обучения, интеллектуальной поддержки принятия решений, интеллектуального поиска информации, интеллектуального анализа данных и др. Хранение и анализ данных акустико-эмиссионного мониторинга сложных технических объектов в цифровом виде позволили обеспечить требуемую скорость и многовариантность обработки данных, которую бумажная технология не могла обеспечить. С ростом количества разнородных данных увеличился объем работы оператора при выполнении качественного анализа поступаю-щей информации. Для повышения эффективности работы оператора предлагается решение задачи распределения и идентификации рассматриваемых данных акустико-эмиссионного мониторинга с помощью программно реализованного прецедентного модуля (CBR-системы). С использованием разработанного в среде MS Visual Studio на языке C# CBR-модуля для идентификации сигналов акустической эмиссии проведены вычислительные эксперименты по оценке эффективности предлагаемых в работе решений на реальных экспертных данных, полученных в результате выполнения акустико-эмиссионного мониторинга металлических конструкций.

16. Реализация метаязыковой абстракции для поддержки ООП средствами языка Си [№2 за 2019 год]
Авторы: Дергачев А.М., Жирков И.О., Логинов И.П., Кореньков Ю.Д.
Просмотров: 4497
В данной работе демонстрируется использование макроопределений высшего порядка для реализации поддержки объектно-ориентированной парадигмы программирования в языке C89 без расширений. Выбор парадигмы программирования является важной задачей, предшествующей реализации программы. В рамках объектно-ориентированной парадигмы программирования описывается широкий класс задач. Многие распространенные высокоуровневые языки общего назначения, такие как C++, C#, Java, предоставляют поддержку этого программирования. Однако применение языков, поддерживающих объектно-ориентированное программирование, не всегда технически возможно из-за отсутствия средств разработки под целевую платформу, в частности, компилятора. Так, например, для предметно-ориентированных процессоров (ASIP) зачастую предоставляется только компилятор языка Си как наиболее распространенного низкоуровневого языка программирования. Кроме того, относительно небольшой размер языка, а также его близость к языку ассемблера позволяют быстро реализовать компилятор для новой архитектуры. Вместе с тем препроцессор языка Си позволяет за счет создания системы макроопределений высшего порядка реализовать сложную логику генерации кода, выходящую за рамки тривиального заполнения шаблона значениями параметров макроопределения. В статье с помощью примеров исходного кода показана реализация инкапсуляции, наследования и полиморфизма. Инкапсуляция делает невозможным обращение к непубличным методам и полям класса извне уже в момент компиляции. Особое внимание авторы уделяют типобезопасности генерируемого кода: введение наследования не означает еще большее ослабление правил типизации языка Си. Результаты исследования предполагают применимость такого подхода для реализации программ, эффективно использующих объектно-ориентированное программирование, при разработке на языке Си в случае невозможности использования современных объектно-ориентированных языков.

17. Рекомендательная система на основе статистического обучения для неавторизованных пользователей [№2 за 2019 год]
Author: A.V. Filipyev
Просмотров: 6317
Цель данного исследования – показать, что использование статистического обучения как основы рекомендательной системы позволяет выстроить персональное взаимодействие с клиентами лучше, чем си-стема, построенная на экспертной логике. За основу разработки рекомендательной системы была взята косинусная мера сходства. Расчет этой меры имеет высокую вычислительную сложность, и автор статьи предлагает возможный путь решения данной проблемы. Матрица вероятности покупки одного продукта с другим была использована в модели взвешенных сумм с целью избежать ситуации, когда непопулярный продукт может попасть в высокий приоритет рекомендации. В разработанном модуле модель взвешенных сумм является основой объединения матрицы косинусных мер сходства и вероятностей. Одним из самых популярных алгоритмов для построения персональных рекомендаций является алгоритм коллаборативной фильтрации, но он неэффективен, когда невозможно идентифицировать пользователя в системе. Разработанный алгоритм, основанный на косинусной мере сходства, вероятностях и модели взвешенных сумм, позволил построить рекомендательную систему, работающую на основе выбранных в корзине продуктов. Рекомендательный алгоритм на основе элементов выявил преимущества использования подходов статистического обучения в задаче улучшения эффективности коммуникации с клиентами через мобильное приложение и веб-сайт. Интегрированный модуль рекомендаций продемонстрировал наиболее перспективный подход для современных компаний, который заключается в развитии культуры, основанной на данных.

18. Сетевые автоматизированные системы управления техническим обеспечением ВМФ: проблемы их разработки и методы решения [№2 за 2019 год]
Авторы: Мухитов Э.И., Бавула А.А.
Просмотров: 3955
Объектом исследования является создаваемая сетевая структура технического обеспечения в Военно-Морском Флоте. Развитие логистических интеллектуальных систем, виртуальных органов военного управления, сетевой стратегии, других прорывных технологий будет базироваться на опыте, знаниях, интуиции офицеров-управленцев и интегрироваться в системы искусственного интеллекта военного назначения. Сетевая архитектура будет содействовать созданию интеллектуальной среды в социо-, техно-, киберсферах, всех видах человеческой деятельности, в том числе в будущей работе сетевых операторов, способных информацией оперировать, интегрировать в знания (сценарии) и с помощью искусственного интеллекта предоставлять готовые варианты решений для должностных лиц органов управления техническим обеспечением. В числе путей создания высокоэффективной сетевой архитектуры – алгоритмизация и рост доступности сетевых вычислительных ресурсов. Так как современные научные и практические акценты смещаются от понятия «компьютер» к понятию «сеть» и от интеллектуального труда офицеров-операторов органов военного управления к внедрению виртуальных сетевых операторов, способных обрабатывать плохо формализованную информацию (агрегировать, сепарировать, очищать, интегрировать, анализировать и т.п.), АСУ с помощью специального ПО и специализированных систем искусственного интеллекта могут предоставлять математически выверенные готовые сценарии решений для лиц, принимающих решения. Новизна предлагаемого метода заключается также в том, что в процессе принятия решений по мере возрастания по иерархии управления техническим обеспечением параллельно происходят сравнительный анализ и критериальная оценка по спирали качества. Интеграция этих процессов является дополнительным важным фактором модернизации перспективных АСУ. Современные войны, их переход в киберпространство уже не оставляют времени на важные этапы принятия решений должностными лицами органов военного управления, поэтому предлагаемый сценарнологистический подход, алгоритмизация процессов технического обеспечения позволят существенно сократить время и обеспечат достаточно высокий уровень качества управленческих решений.

19. Социальные особенности разработки мобильных приложений [№2 за 2019 год]
Author: A.I. Mostyaev
Просмотров: 4419
Современные технологии разработки мобильных приложений развиваются бурными темпами, стремясь удовлетворить все новые и новые запросы пользователей. Разработчики стараются не отставать и поддерживать популярность своих приложений всеми возможными способами, внедряя самые современные возможности и функции. В данной работе описаны основные особенности мобильных приложений и методов их поддержки по сравнению с аналогами для персональных компьютеров. Учет этих особенностей при разработке и поддержке мобильных приложений должен устранить разрыв и недопонимание между пользователями мобильных приложений и их разработчиками. Это, несомненно, будет полезно для обеих сторон. Краткий обзор истории мобильных приложений, сделанный в начале статьи, сразу дает представление о скорости развития данной области. Затем подробно описываются основные особенности мобильных приложений. Подчеркивается специфика как технической реализации, так и удобства использования приложений. Среди особенностей выделены тесная интеграция с операционной системой, короткие сеансы работы, повсеместное использование интернет-сервисов и разнообразие поддерживаемых устройств. Уделено внимание особенностям жизненного цикла мобильных приложений и интеграции сторонних библиотек для работы с интернет-сервисами. Кроме того, рассматриваются качество локализации приложений, специфика локализации для отдельных стран и работа с текстовыми и визуальными материалами в магазинах приложений. В работе приводится список необходимых требований к современному успешному приложению. Также отмечается интересный факт: особенности разработки подобных приложений прямо отражают тенденции развития современного общества.

20. Специализированная сервисная шина для создания единого информационного пространства компаний нефтегазовой отрасли [№2 за 2019 год]
Авторы: Марков Н.Г., Евсюткин И.В.
Просмотров: 3169
В статье показано, что во многих современных компаниях эксплуатируется большое число разнородных информационных систем различного назначения, при этом актуальной является за-дача их интеграции. В связи с этим важной становится разработка связующего системы ПО, которое должно быть специализировано под конкретные условия компании. Одним из направлений исследований, проводимых в данной области, является изучение возможностей концепции сер-вис-ориентированной архитектуры (service-oriented architecture – SOA) применительно к построению корпоративных информационных систем и интеграции их с уже эксплуатируемыми информационными системами компании с целью создания единого информационного пространства. Клю-чевым компонентом в SOA является сервисная шина предприятия (enterprise service bus – ESB) – связующее ПО для централизованного и унифицированного событийно-ориентированного обмена сообщениями между различными информационными системами. Авторами проведен анализ наиболее популярных ESB и интеграционных платформ для создания новых ESB. Показано, что большая часть существующих шин избыточна по функциональности, имеет высокую цену и требует при разработке на основе платформы существенных доработок с учетом специфики той или иной компании. В связи с этим перспективно создание специализированных ESB. Показано, что средой, достаточной для разработки специализированной ESB для компаний нефтегазовой отрасли, является платформа .NET. Рассмотрены функциональные возможности созданной специализированной ESB и особенности ее программной реализации. При-ведены результаты исследований эффективности специализированной шины и ее сравнительного анализа с ESB наиболее популярных производителей. Показаны результаты апробации специализированной ESB при решении задачи интеграции различных информационных систем для управления производством нефтегазодобывающей компании.

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