Программные продукты и системы

Статьи из выпуска № 4 за 2017 год.

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

21. Программная система выявления степени гармонизации творческих решений интеллектуальных агентов [№4 за 2017 год]
Авторы: Мутовкина Н.Ю., Кузнецов В.Н., Клюшин А.Ю., Семенов Н.А.
Просмотров: 8320
В статье рассмотрена информационная система, предназначенная для выявления степени гармонизации творческих решений интеллектуальных агентов. Согласно общепринятому подходу к интеллектуальным многоагентным системам и их предназначению, рассматривается взаимодействие между агентами при решении ими определенной творческой задачи. Все они относятся к сложным задачам с сообщением информации и алгоритмами манипуляции, предполагающими на завершающей стадии процедуры согласования и адаптации с учетом меняющихся как внешних, так и внутренних условий функционирования системы и реализации решения. Цель исследования заключается в выявлении агентов, наиболее эффективно решающих поставленную задачу. Агент может быть эффективным сам по себе, а в коллективе его эффективность снижается. И наоборот, работа в команде может способствовать повышению активности агента, действенности его работы. Все агенты системы равноправны. Эффективность деятельности каждого из них оценивается по одной и той же методике. Каждый из агентов предлагает свое решение поставленной задачи. Эти решения сравниваются на предмет гармоничности. Если уровень гармоничности соответствует заданному, многоагентная система признается эффективной. Все агенты действуют сообща, на благо общей цели и достигают ее с заданным качеством или выше такового. В противном случае структура и состав системы пересматриваются. Главная цель при этом – найти такие состав и структуру многоагентной системы, при которых действия между агентами будут наиболее слаженными, что обеспечит решение поставленных задач. В результате исследования установлено, что в силу интеллектуальности агенты склонны к изменению своего психо-поведенческого типа в зависимости от времени, которое они тратят на решение. Увеличение временного интервала, как правило, ведет к смене компромиссного типа на уклоняющийся или принуждающий. То есть для агентов характерен переход от оптимистичного настроя к пессимистичному (депрессивному). Чтобы пресечь такие переходы и «смены настроений», применяются определенные управляющие воздействия с учетом необходимости индивидуального подхода к каждому агенту.

22. Архитектура интеллектуальной системы оптимального управления эволюцией многостадийных процессов в нечеткой динамической среде [№4 за 2017 год]
Авторы: Палюх Б.В., Ветров А.Н., Егерева И.А.
Просмотров: 9409
В статье излагаются ключевые элементы подхода к созданию системы интеллектуальной информационной поддержки инноваций на предприятии, основанного на интеграции механизмов поиска инновационных решений, методов управления эволюцией производственно-технологической системы с использованием созданного хранилища инновационных решений, алгоритмов согласованной оптимизации и идентификации технологических параметров. Рассмотрена возможность использования предложенного подхода применительно к базовому варианту модели функционирования производственно-технологической системы. Проект посвящен фундаментальной научной проблеме создания методов и средств моделей оптимального управления эволюцией многостадийных процессов в условиях динамической неопределенности для повышения их эффективности и долгосрочной устойчивости в течение всего жизненного цикла. Многостадийный процесс рассматривается как многоагентная система, эффективность управления которой зависит от согласованного поведения центра и агентов, их заинтересованности в поиске и внедрении инновационных решений, умения анализировать возможности эволюционного развития. Подход, лежащий в основе предлагаемого в проекте формального аппарата для оптимального управления эволюцией многостадийных процессов, включает разработку и исследование математической модели управления эволюцией многостадийных процессов в нечеткой динамической среде. Он также предполагает разработку метода решения задачи управления эволюцией многостадийных процессов в виде оптимального (субоптимального) закона управления с обратной связью и исследование асимптотических свойств решений полученного функционального уравнения для автономных систем. Разработка методов согласованной оптимизации при взаимодействии центра и группы агентов в условиях расширения их производственно-технологических возможностей также составляет содержание проекта. Реализация разрабатываемых методов и моделей предполагает создание прототипа интеллектуальной системы оптимального управления эволюцией многостадийных процессов в нечеткой динамической среде.

23. Методы и средства построения алгоритмов логического управления по графическим моделям [№4 за 2017 год]
Автор: Парамонов А.В.
Просмотров: 7140
В статье рассматриваются проблемы, возникающие при составлении алгоритмов управления в автоматизированных системах управления технологическими процессами на базе программируемых логических контроллеров, а именно алгоритмов логического управления. Такие алгоритмы реализуются, например, в системах управления электроприводом верхнего уровня. Процесс составления алгоритмов будем называть алгоритмизацией. Одной из основных проблем алгоритмизации задач логического управления является отсутствие визуальных, интуитивно понятных форм представления алгоритмов, не требующих от пользователя знаний сверх его компетенции. Под пользователем алгоритма здесь подразумеваются и программист, и эксперт в предметной области. В случае программиста знаниями сверх компетенции являются знания о предметной области, а в случае эксперта – знания о формальных теориях, лежащих в основе форм представления алгоритмов, навыки корректной постановки задачи управления. Целью данного исследования является повышение уровня абстракции процессов алгоритмизации задач логического управления. Для достижения поставленной цели в статье предлагаются графические модели автоматизированных технологических установок как средство алгоритмизации указанных задач, формализуется понятие алгоритма логического управления применительно к графическим моделям, дается детальное описание методов получения по графическим моделям алгоритмов логического управления в форме таблиц решений с ограниченными входами и в форме таблиц, реализующих автоматы Мура. Приводится описание специализированной среды разработки графических моделей и алгоритмов логического управления Logic Algorithm Designer. Описываются интерфейс программы, основные функциональные возможности, принципы работы программы. Приводятся примеры алгоритма логического управления и программного кода функционального блока МЭК 61131-3, генерируемого автоматически из алгоритма. Предложенные в статье методы и средства алгоритмизации позволяют улучшить связь разработчика программ с экспертами предметной области, сохраняя при этом высокое качество этих программ, обеспечивая их полноту и непротиворечивость. Использование предложенных методов и средств позволяет снизить затраты времени на разработку за счет автоматического получения кода и значительно более детальной проработки алгоритма управления.

24. Программный комплекс анализа неэквидистантных временных рядов на основе непрерывного вейвлет-преобразования [№4 за 2017 год]
Авторы: Прохоров С.А., Столбова А.А.
Просмотров: 7438
На практике исследователю часто приходится иметь дело с неэквидистантными (нерегулярными) временными рядами. В данной статье рассматриваются алгоритмы их непрерывного вейвлет-преобразования, которое является одним из методов частотно-временного анализа данных. Предлагается алгоритм для получения массива регулярных сдвигов преобразования, учитывающий нерегулярность исходных данных: выбирается интервал принудительной дискретизации, определяется число сдвигов и вычисляются их значения. На основе предложенного алгоритма разработан алгоритм непрерывного вейвлет-преобразования неэквидистантных временных рядов. В процессе вычисления оценки коэффициентов преобразования учитываются лишь те отсчеты временного ряда, которые попадают в ширину вейвлета. Преимуществом данного алгоритма является то, что результат преобразования носит регулярный характер. Разработанные алгоритмы реализованы в комплексе программ. Показаны результаты экспериментов для моделей неэквидистантных временных рядов с p-преобразованием и с дрожанием (с распределением случайной величины по равномерному закону и закону Симпсона). Быстродействие алгоритма повышается за счет учета эффективного радиуса базового вейвлета и вычисления его ширины.

25. Интервально-дифференциальные уравнения в структуре нечеткого фильтра Калмана при управлении сложными технологическими объектами [№4 за 2017 год]
Авторы: Пучков А.Ю., Дли М.И.
Просмотров: 9569
В статье предложена методика вычисления оценок процессов, протекающих на сложных технологических объектах, основанная на применении интервальных методов к дифференциальному векторно-матричному уравнению, описывающему фильтр Калмана. В отличие от методов решения дифференциального уравнения, описывающего фильтр Калмана, в классе вещественных чисел применение интервального счисления позволяет учесть неопределенность и неточность исходных данных, обусловленные различными факторами. К числу таких факторов относятся ошибки измерительной аппаратуры, зависящие от класса точности прибора, ошибки округления при проведении численных расчетов, погрешности дискретизации как по времени, так и по уровню. Свой вклад в неточность могут вносить и применяемые математические методы, в частности, использование нечетко-логического подхода к нахождению матрицы формирующего фильтра при описании процессов, протекающих на сложных технологических объектах, что обусловлено субъективизмом при формировании параметров нечетких моделей: видов функций принадлежности, количества термов переменных, правил, заполняющих базу знаний. Новизна предложенного подхода заключается в разработанной методике получения интервальных оценок состояния процесса в условиях неточности исходной информации на основе применения методов решения интервально-дифференциальных уравнений, позволяющих свести решение дифференциальных уравнений к более простому решению систем алгебраических уравнений. Представлены этапы решения уравнения, описывающего фильтр Калмана, которые состоят в переходе от дифференциального векторно-матричного уравнения фильтра к скалярной форме, а затем от него к интервально-дифференциальной форме и системе алгебраических уравнений. Решение этой системы дает искомый диапазон, внутри которого находятся оценки состояния процесса. Приведены иллюстративный пример и результаты работы реализующей предложенную методику программы, написанной на языке MATLAB.

26. Метод управления пакетом проектов заказов на предприятии оборонно-промышленного комплекса [№4 за 2017 год]
Авторы: Семенов В.Ю., Допира Р.В., Ягольников Д.В.
Просмотров: 6283
Статья посвящена решению задачи управления пакетом проектов заказов на предприятии оборонно-промышленного комплекса. Если в процессе реализации крупных проектов показатели освоенного объема и фактических затрат совпадают с плановыми, то при фиксированных целях (относительно планируемого суммарного объема и планируемой продолжительности) необходимость в оперативном управлении отсутствует. Если же в процессе реализации проекта наблюдаются отклонения основных показателей освоенного объема от плановых значений, возникает необходимость оперативного управления. Рассматриваются различные возможные случаи несоответствия основных показателей, и предлагается метод управления процессом выполнения проекта. Ключевая идея, лежащая в основе метода освоенного объема, заключается в следующем: показатели освоенного объема являются характеристиками, на основании исследования которых на ранних стадиях выполнения проекта возможна (иногда достаточно точная) оценка их будущих значений и, следовательно, выработка на их основе своевременных оперативных управляющих воздействий. Предложенные показатели могут описывать проекты, состоящие как из одной, так и из нескольких операций. Если проект состоит из нескольких операций, возникает вопрос о том, как агрегировать показатели подпроектов, операций и т.д. Важную роль при этом играют структура декомпозиции работ (дерево работ, в котором проект последовательно разбивается на более мелкие составляющие) и план контроля затрат – совокупность процедур определения стоимостей элементов структуры декомпозиции работ и правил их агрегирования. Основные преимущества метода заключаются в том, что он оперирует теми же показателями, что и руководитель проекта (который делает это формально или интуитивно), достаточно прост в использовании и, что самое главное, позволяет принимать решения в реальном режиме времени.

27. Модель оценки временных характеристик решения задачи в геоинформационной системе корабля [№4 за 2017 год]
Авторы: Смирнов П.И., Татарникова Т.М., Яготинцева Н.В.
Просмотров: 6181
Предлагается модель оценки временных характеристик обработки данных в геоинформационной системе корабля, представляющей собой локальную вычислительную сеть с коммутацией сегментов. Сетевая информационная инфраструктура корабля позволяет обеспечить одновременную передачу данных между всеми взаимодействующими парами «клиент–сервер». Математическим аппаратом модели служит разомкнутая сеть систем массового обслуживания. Параметрами модели являются интенсивность входного потока заявок, производительность узлов геоинформационной системы корабля и матрица переходных вероятностей. Оценка временных характеристик обработки данных реализуется проведением вычислительного эксперимента на модели. Постановка задачи моделирования сформулирована как задача выбора технических характеристик клиентской части геоинформационной системы при обеспечении гарантированного времени отклика системы. Построенные в результате эксперимента зависимости времени обработки данных от нагрузки на систему и от производительности автоматизированных рабочих мест позволяют выбрать оптимальный вариант комплексирования клиентской части геоинформационной системы корабля с ее серверной частью. Требование к гарантированному времени обработки данных варьируется в зависимости от района плавания и представляет собой свертку времени установления соединения «клиент–сервер» и времени приема пространственных данных навигационными системами корабля.

28. Хранение и эффективная обработка нечетких данных в СУБД PostgreSQL [№4 за 2017 год]
Автор: Сорокин В.Е.
Просмотров: 9931
Всего за полвека теория нечетких множеств прошла путь от разработки теоретических основ до широкого практического применения в системах искусственного интеллекта таких областей деятельности, как управление промышленным оборудованием и транспортными средствами, медицинская диагностика и экспертные системы, в том числе для оценки различных рисков, от экономических до экологических. Во многих из них требуются надежное хранение и эффективная обработка больших объемов информации. С этой целью, как правило, применяются СУБД, наиболее совершенными из которых в настоящее время являются объектно-реляционные. Однако нечеткие данные плохо согласуются как с объектной, так и с реляционной моделью данных, и большинство промышленных СУБД не содержат встроенных типов нечетких данных и механизмов работы с ними. К таковым относится и кроссплатформенная свободно распространяемая в исходных кодах объектно-реляционная СУБД PostgreSQL, с применением которой во многом связывается импортозамещение в инфраструктурном ПО. Возможности реляционного моделирования нечетких данных и развитый механизм расширения типов за счет создания требуемых пользовательских типов наряду с мощными процедурными языками в СУБД PostgreSQL позволяют реализовывать различные альтернативные подходы к хранению и обработке нечетких данных. В статье выполнен сравнительный анализ таких подходов с точки зрения поддержания целостности данных и эффективности их обработки, приведены результаты экспериментов на созданных по различным подходам моделям нечетких данных. Предложены проектные решения, повышающие эффективность поиска подобных нечетких данных, сформулированы рекомендации по выбору подхода к моделированию нечетких данных.

29. О задаче ретроконверсии неформатных документов в системах формирования и предоставления цифрового контента [№4 за 2017 год]
Авторы: Сотников А.Н., Чередниченко И.Н.
Просмотров: 6481
Рассматривается математическое обоснование решения задачи ретроконверсии (восстановления) сканированных неформатных документов применительно к задаче наполнения и публикации цифровых фондов электронных библиотек. Рассмотрены алгоритмы автоматической кластеризации и формирования автоадаптивных шрифтов, используемые для ретроконверсии документов. В качестве механизма работы с кластеризуемыми объектами используется классический подход для формирования вектора признаков на основе модели алгоритма вычисления оценок, описывающего каждый рассматриваемый объект. Алгоритм автоматической кластеризации построен на основе статистического подхода к формированию характеристических векторов каждого кластера и к динамическому построению разделяющих гиперплоскостей. В связи со спецификой решаемых задач используется контурный подход к обработке графических объектов, который позволяет применить методы частотного анализа на основе преобразования Фурье. Представлены оценки необходимой и достаточной размерности вектора признаков, используемого как для описания графических объектов, так и для их восстановления с минимальными искажениями в результате формирования выходных документов, полученных при выполнении ретроконверсии. Приведены возможные перспективы развития описанного метода ретроконверсии неформатных документов в области организации контекстного поиска внутри графических документов.

30. Разработка и программная реализация алгоритмов непрерывного вейвлет-преобразования временных рядов с регулярной дискретизацией [№4 за 2017 год]
Автор: Столбова А.А.
Просмотров: 7892
Одним из активно развивающихся направлений анализа данных является вейвлет-преобразование, которое применяется для анализа медицинских данных, обработки изображений и в других областях. В статье рассматриваются способы вычисления коэффициентов непрерывного вейвлет-преобразования случайных процессов с регулярной дискретизацией. При классическом подходе вычисление некоторых коэффициентов может оказаться избыточным из-за того, что ряд значений вейвлетов равны нулю. Для устранения избыточности предлагается использовать характеристики вейвлетов во временной области, что позволяет получить ширину окна вейвлета, зависящую от заданного масштаба. Таблица с полученными значениями характеристик для основных вейвлетов, таких как Гаусса 1–8-го порядков, DOG-вейвлета и вейвлета Морле, приведена в статье. На их основе предложен алгоритм вычисления значений вейвлетов, который позволяет уменьшить число отсчетов используемого вейвлета: для каждого заданного масштаба определяется число ненулевых значений вейвлета и вычисляются их значения. Таким образом, в результате получаем массив всех значений вейвлетов, необходимых для преобразования. Для оценки коэффициентов непрерывного вейвлет-преобразования предложен алгоритм, основанный на сокращении повторных вычислений вейвлетов. Сокращение вычислений достигается за счет учета инвариантности вейвлетов относительно сдвига. Таким образом, вычислив один раз ненулевые значения вейвлетов для всех масштабов и сохранив их, достаточно обращаться по номеру к значению, соответствующему номеру сдвига. Разработанные алгоритмы реализованы в виде комплекса программ. Показано, что предложенный алгоритм работает быстрее классического и без значительной потери точности вычислений.

◄ ← Предыдущая | 1 | 2 | 3 | 4 | Следующая → ►