Программные продукты и системы

Статьи из выпуска № 4 за 2021 год.

Упорядочить результаты по: Дате публикации | Заголовку статьи | Авторам

11. Онтологическая модель цифрового паспорта изделия приборостроительной отрасли [№4 за 2021 год]
Авторы: Донецкая Ю.В., Ткачева Е.В., Токмаков А.А.
Просмотров: 2866
В статье на основании результатов анализа аспектов информационного взаимодействия между предприятиями на различных этапах жизненного цикла изделия сформулированы про-ектные альтернативы компонентов цифрового паспорта изделия. Разработана онтологическая модель цифрового паспорта изделия для приборостроительной отрасли с использованием стандартных элементов метамоделей – объектов, отношений и функций. В процессе разработки сформированы перечни проектно-производственных процедур в соответствии с этапами жизненного цикла изделия, а также атрибуты и классы данных предмет-ной области. Описаны атрибуты и свойства классов (подклассов) и ограничения на их значения и типы данных. Определены информационные объекты онтологической модели, включающей все возможные варианты описаний компонентов, обобщенных для приборостроительной отрасли. Классификация терминов предметной области представлена иерархическими связями согласно принципу наследования объектно-ориентированного подхода. Классы модели определены множествами терминов предметной области с использованием системы Protégé. Разработанная онтологическая модель содержит полную структуру данных о разрабатываемом на предприятии изделии с соответствующими процедурами для отрасли приборостроения. Перечень формируемых описаний компонентов цифрового паспорта на конкретном пред-приятии определяет возможные варианты содержания проектных решений. В качестве примера реализации приведен демонстрирующий алгоритм использования предложенной онтологической модели на предприятии, внедряющем цифровой паспорт изделия для управления внутренними процессами организации производства с выполнением всех этапов жизненного цикла изделия. Полученная модель может быть передана любому другому предприятию и отрасли в рамках реализации информационных структур взаимодействия при выполнении проектных работ.

12. Применение инструментов дискретной оптимизации  для классификации когнитивного дефицита:  особенности использования минимаксного  и аддитивного критериев [№4 за 2021 год]
Авторы: Разумникова О.М., Мезенцев Ю.А., Павлов П.С., Тарасова И.В., Трубникова О.А.
Просмотров: 3324
Статья посвящена разработке методов дискретной оптимизации для решения прикладной задачи кластеризации когнитивных ресурсов пациентов с ишемической болезнью сердца. Данные методы отражают перспективность оперативного лечения таких пациентов. Для определения когнитивного дефицита, связанного со старением и сопутствующим атеросклерозом сосудов мозга, применяют множество показателей разных когнитивных функций и активности мозга. Широко используемое для лечения пациентов с ишемической болезнью сердца коронарное шунтирование усиливает риск возникновения послеоперационного когнитивного дефицита. В связи с этим актуально выявление наиболее информативных маркеров предоперационного со-стояния когнитивного статуса пациентов. Для его классификации использованы характеристики полушарной активности мозга на частотах тета-, альфа- и бета-диапазонов совместно с показателем минимальных мозговых дисфункций и интегральным показателем, который сформирован на основе комплекса параметров, полученных при регистрации сенсорно-моторной реакции и характеристик внимания и памяти группы пациентов. Результаты вычислительных экспериментов с кластеризацией показателей психометрического и нейрофизиологического тестирования пациентов с ишемической болезнью сердца по-казали эффективность разработанного инструментария кластеризации с применением дискретной оптимизации и лучшие дискриминационные возможности при использовании аддитивного критерия.

13. Программный комплекс для компьютерного  моделирования процессов параметрической  идентификации математических моделей  конвективно-диффузионного переноса [№4 за 2021 год]
Авторы: Кувшинова А.Н., Цыганов А.В.
Просмотров: 2758
В работе описан программный комплекс для компьютерного моделирования процессов параметрической идентификации одномерных математических моделей конвективно-диффузионного переноса с постоянными коэффициентами в условиях зашумленных измерений. Реализованные в программном комплексе методы параметрической идентификации основаны на переходе от математической модели, описываемой уравнениями в частных производных с начальным и граничными условиями, к модели, описываемой линейной дискретной стохастической системой в пространстве состояний с зашумленными измерениями, с последующим применением к данной системе методов оптимальной дискретной фильтрации и параметрической идентификации. Программный комплекс написан на языке MATLAB и представляет собой набор функций и скриптов, предназначенных для построения конечно-разностной сетки, дискретизации исход-ной задачи, построения решения исходной задачи методом конечных разностей, моделирования экспериментальных данных, численной идентификации граничных условий, идентификации скорости конвекции и коэффициента диффузии, а также выполнения различных вспомогательных операций, таких как визуализация результатов, проведение численных экспериментов и др. Идентификация граничных условий выполняется при помощи алгоритма С. Гиллийнса и Б. Мура одновременного оценивания вектора состояния и неизвестного вектора входных воздействий линейной динамической системы. Идентификация скорости конвекции и коэффициента диффузии выполняется при помощи минимизации критерия идентификации, взятого в виде ло-гарифмической функции правдоподобия, которая строится на основе величин, вычисляемых фильтром Калмана. Минимизация критерия идентификации выполняется с помощью функций системы MATLAB для безградиентной и градиентной оптимизации. Приводятся подробное описание программного комплекса и результаты компьютерного моделирования, подтверждающие работоспособность алгоритмов.

14. Программный комплекс для разметки  и унифицированного описания лица индивида  по фотоизображению [№4 за 2021 год]
Авторы: Звягин В.Н., Нарина Н.В., Усачева Л.Л., Фомина Е.Е.
Просмотров: 3121
Необходимость идентификации человека по фотоизображению его лица возникает с целью установления личности, розыска преступников, погибших или пропавших без вести. Используемые в судебно-медицинской экспертной практике программные продукты предназначены в основном для краниофациального сравнения, когда сопоставляют одноименные признаки, установленные по фотографиям известного человека и черепу неизвестного. Для сравнения изображений целесообразны разработка унифицированного алгоритма описания лица по фотоизображению и создание компьютерных программ для автоматизации процесса разметки и расчета размерных физиономических параметров. В данной статье описан программный комплекс Face marking database, предназначенный для реализации этих задач. Комплекс включает в себя три модуля: модуль ввода основных характеристик исследуемого объекта, модуль разметки изображения, предназначенный для фиксации реперных точек и их координат, модуль расчета расстояний и указателей для суждения о размерном своеобразии лица. Разделение расстояний на горизонтальные и вертикальные расширяет возможности работы с фотопортретами, на которых ракурсное положение лица отлично от анфасного. Face marking database позволяет получать и хранить в БД метрическую информацию о фотоизображениях, которая характеризует индивидуальность каждого объекта и может быть использована для поиска аналогов или близких случаев при портретно-криминалистической и (или) судебно-медицинской экспертизе в случаях розыска без вести пропавших, скрывающихся, неустановленных лиц и в комплексной судебно-медицинской экспертизе идентификации личности.

15. Сравнительный анализ работы алгоритма многократной маркировки перколяционных кластеров на различных разделах суперкомпьютера МВС-10П ОП [№4 за 2021 год]
Автор: Лапшина С.Ю.
Просмотров: 3347
В статье проведен сравнительный анализ работы алгоритма многократной маркировки перколяционных кластеров на пяти различных разделах суперкомпьютера МВС-10П ОП (с учетом добавления в 2021 г. нового раздела и модернизации существующих), установленного в Меж-ведомственном суперкомпьютерном центре Российской академии наук. Алгоритм многократной маркировки перколяционных кластеров используется в Центре для изучения процессов распространения эпидемий. Вместе с тем это универсальное средство, которое может найти применение в любой области в качестве инструмента дифференцирования кластеров решетки большого размера, получающее на вход данные в формате, не зависящем от приложения. Известны разработки с использованием данного алгоритма для изучения процессов протекания воды через пористые материалы, поведения нефтяных пластов, распространения лесных пожаров. При суперкомпьютерном имитационном эксперименте применялся усовершенствованный для применения на многопроцессорной системе вариант алгоритма многократной маркировки перколяционных кластеров Хошена–Копельмана, связанный с механизмом линковки меток. В статье сравнивается время выполнения алгоритма многократной маркировки перколяционных кластеров Хошена–Копельмана при полной загрузке вычислительных узлов и различ-ных значениях входных параметров на пяти разделах – Broadwell, Cascadelake, Skylake, Optan, KNL суперкомпьютера МВС-10П ОП. Установлено оптимальное количество процессорных ядер для вычислений.

16. Термодинамические ограничения и информационные условия устойчивости, управляемости и робастности  интеллектуального когнитивного управления [№4 за 2021 год]
Авторы: Ульянов С.В., Шевченко А.А., Шевченко А.В., Тятюшкина О.Ю.
Просмотров: 3044
В данной статье рассмотрены информационные и физические (энтропийные и энергетические) закономерности, а также особенности модели квантового сильного искусственного вычислительного интеллекта в виде самоорганизующейся интеллектуальной системы управления. Модель основана на принципах минимальной информационной энтропии (в «интеллектуальном» пространстве состояний сигналов управления) и минимальной обобщенной термодинамической меры производства энтропии в единой системе «объект управления + интеллектуальный когнитивный регулятор». Основным результатом применения процесса самоорганизации является гарантированная возможность достижения необходимого уровня надежности и гибкости (адаптивности) воспроизводимой структуры когнитивной интеллектуальной системы управления. В работе кратко рассмотрены основные физические принципы процессов управления, позволяющие устанавливать взаимосвязь между качественными характеристиками динамического поведения объекта управления и исполнительным устройством системы автоматического управления: устойчивостью, управляемостью и робастностью управления. Для достижения этой цели используются информационный и термодинамический подходы, объединяющие однородным условием критерии динамической устойчивости (функция Ляпунова), управляемости и робастности. Приведены соотношения между количеством совершенной работы, информации и извлекаемой свободной энергии, которые подтверждают возможность повышения робастности интеллектуальной системы управления за счет производства энтропии когнитивного регулятора, уменьшающего потери полезного ресурса объекта управления. В свою очередь, производство негэнтропии когнитивного регулятора снижает требования к минимуму исходной информации для достижения робастности. На основе извлекаемой информации из баз знаний когнитивного регулятора возможно получить дополнительный ресурс для совершения полезной работы, эквивалентный целенаправленному действию на объект управления, гарантируя достижение цели управления.

◄ ← Предыдущая | 1 | 2