Программные продукты и системы

Статьи из выпуска № 4 за 2023 год.

Упорядочить результаты по: Дате публикации | Заголовку статьи | Авторам

11. Поиск оптимального набора букв для стилевой классификации художественных текстов методом статистических индексов [№4 за 2023 год]
Автор: Горбич Л.Г.
Просмотров: 907
В статье рассматривается проблема улучшения методов стилевой классификации русскоязычных текстов. В качестве возможного направления исследований предложен метод оптимизации набора (множества) букв, применяемого для вычисления статистических индексов текстов. Для оптимизации и контроля результатов использованы поэтические и прозаические художественные тексты на русском языке. Объем текстов составлял порядка 300 тысяч знаков при оптимизации и 100 тысяч знаков при контрольной оценке. Для вычисления статистических индексов рассчитывались частотности биграмм и триграмм букв. При оптимизации опробован также и вариант совместного использования индексов биграмм и триграмм. В статье дано краткое описание метода статистических индексов, приведены применявшиеся в исследовании алгоритм пошаговой оптимизации, вид возможной оптимизационной функции и формула для нахождения границы классификации. Показано, что оптимизация набора букв улучшает классификацию по сравнению с вариантом использования как полного набора букв, так и набора из гласных букв в применении к задаче автоматического различения поэтических и прозаических художественных текстов на русском языке. Проведено сравнение результатов классификации по предложенной формуле границы классификации с результатами расчетов по классификации методом ROC-кривых. В итоге для разных сочетаний статистических индексов и способов определения границы классификации интервал верной классификации составил 72–74 % для набора, включающего все буквы, 82–86 % для набора, включающего только гласные буквы, и 80.5–92.5 % для разных наборов букв, полученных при оптимизации.

12. Поиск решения задачи целочисленного программирования с помощью итеративного округления координат [№4 за 2023 год]
Авторы: Иванов А.В., Матвеев Ю.Н.
Просмотров: 1245
В статье предлагается алгоритм поиска целочисленного решения, использующий идею округления координат точки оптимального нецелочисленного решения и построения луча, направленного вглубь области допустимого решения. Алгоритм основан на итеративном процессе округления координат точки в направлении построенного луча. В ходе исследования обнаружено, что движение в сторону направления луча без перебора всех возможных вариантов упрощает алгоритм и позволяет избежать ветвления. Это выделяет данный подход из других существующих на данный момент открытых методов, таких как методы отсечений и ветвей и границ. В процессе работы осуществлялись описание и экспериментальная проверка данного алгоритма и возможности его применения при разных конфигурациях области допустимых решений. Теоретическая значимость исследования заключается в разработке нового алгоритма, который не требует выполнения симплекс-метода на каждом этапе и на каждом шаге использует луч вместо плоскости, что предотвращает рост пространственной сложности задачи по сравнению с другими методами. В ходе исследования стало видно, что предложенный алгоритм имеет ограничения, однако основная идея доказала свою работоспособность, и в дальнейшем планируется развивать ее.

13. Построение параметризованной 3D-модели рабочей зоны шнека экструдера [№4 за 2023 год]
Авторы: Попов Ю.Г., Малов Г.С.
Просмотров: 742
Экструзия является широко распространенным способом переработки материалов в различных отраслях промышленности. При этом конструкция шнека в значительной мере определяет качество экструдата и эффективность самого процесса его получения. В данной статье рассмотрены основные существующие перспективные подходы к определению оптимальных геометрических параметров шнеков. Предложена концепция системы автоматизированного проектирования, базирующаяся на использовании предварительно построенных параметризованных моделей шнеков. Их геометрия определяется переменными, которые могут варьироваться в широких пределах. Такой подход позволяет использовать прикладные программы аналитического определения важнейших геометрических характеристик шнека, обеспечивать быструю генерацию 3D-модели и проверку методом конечных элементов с одновременной оптимизацией параметров. Рассмотрено построение в Компас-3D параметризованной рабочей зоны шнека, включающей основной гребень переменного шага, барьерный гребень, а также зону основной и барьерной нарезки. Дана оценка основных методов построения сложных геометрических поверхностей в Компас-3D с точки зрения производительности моделирования. Предлагаемый метод может значительно увеличить скорость и улучшить точность проектирования шнеков экструдера, а также повысить качество и эффективность производственного процесса экструзии.

14. Программный расчет комплексного гармонического колебания с флуктуацией фазы для беспроводных систем связи [№4 за 2023 год]
Авторы: Цветков Ф.А., Васильев В.В., Михайловский ВИТ.А., Михайловский ВАЛ.А., Ломакина А.В.
Просмотров: 700
В статье описывается программа генерирования последовательности временных отсчетов комплексного гармонического колебания с флуктуацией фазы в виде фликкер-шума с заданной спектральной плотностью. Предлагается решение задачи оценки устойчивости современных каналов передачи цифровых данных к помехам и шумам, что на первом этапе проектирования канала выясняется с помощью моделирования. В моделирующей программе исходной характеристикой генерируемого колебания является желаемая спектральная плотность флуктуаций его начальной фазы. На ее основании рассчитывается амплитудно-частотная характеристика формирующего цифрового фильтра. На вход фильтра подается некоррелированная нормальная псевдослучайная последовательность, на выходе получается последовательность временных отсчетов флуктуирующей начальной фазы комплексного гармонического колебания с некоторой средней частотой (в частности, равной нулю). Для каждого из этих отсчетов вычисляются вещественная и мнимая компоненты выходного колебания генератора. Их совокупность и является искомым комплексным гармоническим колебанием с флуктуацией фазы. Программа написана на языке графического программирования NI LabVIEW, что позволяет видеть все этапы ее работы. Для оценки качества функционирования разработанной программы выполнено тестовое моделирование колебания высокостабильного генератора E5052B Signal Source Analyzer. Последующий численный анализ параметров полученного колебания и сравнение их с известными параметрами генератора подтвердили корректность работы программы. Предложенный в статье способ моделирования влияния фазовых шумов на сигналы в канале связи может быть полезен для специалистов в области исследования и проектирования различных систем беспроводной связи, а также в процессе изучения основ передачи радиосигналов в рамках образовательного процесса в высших учебных заведениях.

15. Проектирование фильтра из шпилечных резонаторов с металлизированными отверстиями с помощью программной системы [№4 за 2023 год]
Авторы: Лабынцев А.В., Игнатьев В.В., Васильев В.В., Михайловский ВИТ.А., Харланов Д.В.
Просмотров: 773
В статье описывается программная система, представляющая собой прикладное программное обеспечение для проектирования микрополосковых полоснопропускающих фильтров. В ее основе лежит программное обеспечение Ansoft HFSS, предназначенное для трехмерного электромагнитного моделирования СВЧ-структур. Система состоит из двух основных взаимосвязанных компонентов – программы для решения задачи анализа фильтра и программы для решения задачи синтеза многополюсника, заменяющего фильтр в процессе его проектирования. В работе приведено описание структуры программной системы и взаимосвязи ее отдельных компонентов. Использование программной системы проиллюстрировано на примере проектирования фильтра, состоящего из трех противонаправленных шпилечных резонаторов с металлизированными отверстиями в середине сгиба шпильки. Введение в середину резонатора короткозамкнутого отверстия позволяет почти в два раза расширить верхнюю полосу заграждения фильтра за счет перехода от простого полуволнового резонатора к совокупности двух четвертьволновых резонаторов. Для проектирования фильтра с отверстиями использована программная система, основанная на переходе от фильтра к многополюснику, состоящему из связанных друг с другом резонаторов. В результате спроектирован фильтр, обладающий требуемыми электрическими характеристиками. Описанная в статье программная система для проектирования данного фильтра подтвердила свою состоятельность и эффективность. Практическая значимость работы заключается в более чем двукратном расширении верхней полосы заграждения фильтра с металлизированными отверстиями по сравнению с аналогичным фильтром из простых шпилечных резонаторов без отверстий.

16. Разработка моделей производственных и бизнес-процессов сетевых предприятий на основе многоагентных систем [№4 за 2023 год]
Авторы: Тельнов Ю.Ф., Казаков В.А., Данилов А.В., Брызгалов А.А.
Просмотров: 881
В статье представлены концептуальная и поведенческие модели производственных и бизнес-процессов сетевых предприятий на основе применения многоагентных технологий, реализующих холархические и гетерархические принципы построения киберфизических производственных систем, которые обеспечивают построение и функционирование гибких и адаптивных систем управления производством. В качестве метода исследования предлагается использовать усовершенствованный метод декомпозиции многоагентных систем на автономные компоненты в соответствии с ролевым назначением агентов продуктов, агентов ресурсов и агентов платформы в производственных и бизнес-процессах. Метод разработки единой концептуальной модели позволяет интегрировать производственные и бизнес-процессы в системах управления производством сетевого предприятия на разных уровнях. Для обеспечения качества и надежности функционирования систем управления производством сетевых предприятий предлагается использовать метод формирования соглашений об уровне обслуживания. Основными результатами исследования являются построенная концептуальная модель архитектуры многоагентной системы управления производством сетевого предприятия, отражающая взаимодействие программных агентов – административных оболочек активов в соответствии с их ролями, и разработанные поведенческие модели процессов сетевых предприятий для организации бизнес-экосистемы, конфигурирования и контроля исполнения производственной цепочки с использованием языковых средств UML. В модели организации и контроля исполнения производственной цепочки введено использование соглашений об уровне обслуживания. Особенностями построенных моделей производственных и бизнес-процессов являются усиление их интеграции на различных уровнях управления производством, а также введение механизма управления качеством через аппарат создания и использования соглашений об уровне обслуживания, что позволяет повысить качество и надежность гибкого конфигурирования и исполнения производственных цепочек сетевого предприятия.

17. Разработка модели жизненного цикла мобильных приложений для людей с ограниченными интеллектуальными возможностями [№4 за 2023 год]
Авторы: Гурьев В.В., Шабалина О.А., Садовникова Н.П., Воронина А.А.
Просмотров: 957
В статье рассмотрены модели жизненного цикла мобильных приложений и программные средства поддержки их разработки. Описаны особенности создания мобильных приложений, доступных для людей с ограниченными интеллектуальными возможностями. Одним из способов повышения доступности приложений является их адаптируемость. Такая настройка может потребовать поддержки динамического контента приложения, поэтому данные возможности необходимо предусматривать уже на этапах проектирования и реализации. Предложена модель жизненного цикла мобильных приложений для людей с ограниченными интеллектуальными возможностями, обеспечивающая сквозную поддержку этапов проектирования, реализации и эксплуатации. Разработана технология проектирования мобильных приложений на основе многомодульной архитектуры, включающая применение готовых архитектурных шаблонов для генерации базового кода приложения и повторное использование успешных проектных решений. Представлена технология проектирования адаптируемого интерфейса мобильных приложений, включающая разработку шаблонов экранов приложения, разделение элементов шаблонов на обязательные и опциональные элементы, сопоставление каждому элементу предопределенного набора возможных визуальных представлений на экране и прикрепление всех элементов по месту. Разработана система управления мобильными приложениями на основе CALS-технологии сквозной поддержки этапов проектирования, реализации и эксплуатации адаптируемых мобильных приложений. Предложен способ адаптации интерфейса мобильного приложения с помощью конфигурационной панели, встраиваемой в систему управления. Описан пример применения предложенных моделей, технологий и средств к разработке мобильной игры для тренировки навыков совершения покупок для людей с ограниченными интеллектуальными возможностями. Показано, что применение разработанной системы управления мобильными приложениями позволяет существенно сократить временные затраты на разработку приложений. Возможность применения шаблонов архитектур и готовых решений расширяет круг пользователей системы и делает ее доступной разработчикам, профессиональная деятельность которых связана с поддержкой людей с ограниченными интеллектуальными возможностями.

18. Разработка программного модуля для решателя stressFoam платформы OpenFOAM [№4 за 2023 год]
Автор: Читалов Д.И.
Просмотров: 839
Представленная статья отражает итоги работы по расширению перечня опций графической оболочки для платформы OpenFOAM в контексте применения программы-решателя stressFoam. Назначение программы – исследование изменения свойств твердых тел под влиянием напряжений. Предметом исследования являются процесс постановки численных экспериментов на базе решателя stressFoam и возможность его осуществления посредством графического интерфейса. Сформулирован главный недостаток среды OpenFOAM, обусловивший необходимость выполнения исследования. Дана информация о назначении программы stressFoam и основной сфере ее применения. Описан набор технологий, необходимых для реализации графической, программной части проекта и подсистемы хранения данных. Приведено обоснование применения каждой технологии, определены архитектура создаваемого продукта и среда разработки. Даны диаграммы структуры и логики работы модуля, где выделены главные программные компоненты модуля и алгоритм его применения для задач механики сплошных сред. Итогом выполненной работы является программное решение, заменяющее привычный подход применения командной строки на более эффективный, в соответствии с которым все шаги выполняются посредством графического интерфейса пользователя. Исходный код продукта размещен в репозитории сервиса GitHub для реализации доступа специалистов, применяющих OpenFOAM в экспериментах и исследованиях.

19. Создание инструментария для векторизации тела плоского цикла с помощью векторных инструкций AVX-512 [№4 за 2023 год]
Авторы: Рыбаков А.А., Швиндт А.Н.
Просмотров: 1000
Работа направлена на изучение подходов по сокращению времени исполнения программ с помощью инструкций из набора AVX-512 для повышения эффективности векторизации программного кода. Векторизация является основной низкоуровневой оптимизацией, с помощью которой возможно кратно ускорить выполнение программы, а набор инструкций AVX-512 обладает рядом уникальных особенностей, позволяющих применять векторизацию в сложных программных контекстах. В работе исследуется программный контекст специального вида – плоский цикл, который при удовлетворении ряда требований может быть векторизован с помощью инструкций AVX-512 при практически произвольной сложности тела. Однако довольно часто оптимизирующий компилятор не в состоянии выполнить автоматическую векторизацию плоских циклов по причине наличия в них сложного управления, вызовов функций, гнезд циклов и других конструкций. Это приводит к тому, что векторизацию приходится выполнять вручную с использованием специальных функций-интринсиков. Эффективность векторизации напрямую зависит от плотности масок векторных операций, которые оказываются разреженными при сильно разветвленном управлении внутри тела плоского цикла. В работе предлагается инструментарий, позволяющий параллельно создавать скалярную и векторную версии плоского цикла и анализировать эффективность выполненной векторизации. При этом поддерживаются два режима сборки тестируемого кода: скалярная версия с эмуляцией и мониторингом векторных инструкций и векторная версия для исполнения на целевой машине. С одной стороны, это позволяет контролировать корректность выполненных преобразований кода, а с другой – отслеживать пути исполнения программы с низкой вероятностью для их локализации или выноса из тела цикла. С помощью созданного инструментария удалось выделить горячие плоские циклы ряда реальных приложений и повысить эффективность их векторизации.

◄ ← Предыдущая | 1 | 2