Программные продукты и системы

Статьи из выпуска № 2 за 2014 год.

Упорядочить результаты по: Дате публикации | Заголовку статьи | Авторам

21. О практической реализации модели активной памяти [№2 за 2014 год]
Авторы: Мышев А.В., Тельнов В.П.
Просмотров: 7279
В работе рассматривается новый подход к практической реализации моделей активной памяти для построения алгоритмов и процедур технологий кодирования и декодирования информации в задачах упаковки, защиты, восстановления и анализа потоков данных произвольного формата в каналах передачи и хранения. Методология практической реализации обозначенных моделей тесно связана с виртуализацией каналов хранения и передачи потоков данных или информационных объектов на бинарных полях информационных пространств в информационных системах и сетях. Виртуализация и модели активной памяти на бинарных полях для каналов хранения и передачи информационных объектов проявляется в следующем. Любой информационный объект рассматривается как бинарное множество, логическая структура которого описывается моделью активной памяти. Образующими элементами такой структуры на бинарных множествах в памяти являются активные и пассивные виртуальные ячейки. С математической и логической точек зрения практической реализации, модель активной памяти, во-первых, определяет и задает схему и алгоритм построения оптимального информационного пространства на бинарном множестве, во-вторых, определяет логическую структуру алгоритмических схем организации заголовков для загрузки информационного объекта в информационную тару (логические и физические элементы) памяти каналов передачи и хранения. Для практической реализации была выбрана конфигурация информационного пространства в виде кортежа , где X – это конечное множество цепочек символов алфавита N, а N, в свою очередь, определено как конечное множество бинарных цепочек фиксированной или переменной длины. Исходные информационные объекты (IO) описывались кортежем , где N – конечное множество бинарных цепочек фиксированной длины, а для выходного IO N определялось как конечное множество бинарных цепочек переменной длины. В рамках такой конфигурации информационного пространства были реализованы информационные технологии упаковки файлов на основе префиксных методов Хаффмена и Шеннона–Фано и определены оптимальные информационные пространства, в которых технология упаковки дает наилучший результат. Определены закономерности между емкостными и информационными атрибутами файловых структур на бинарных полях в технологиях кодирования. Сравнительный анализ практической эффективности разрабатываемого подхода относительно программных продуктов типа RAR, ZIP и др., ориентированных на решение аналогичных задач, позволил обозначить главную парадигму подхода: он имеет теоретико-методологическое развитие и практическое продолжение.

22. О технологии автоматизированной оценки живучести и безопасности кораблей ВМФ [№2 за 2014 год]
Авторы: Лобанов С.Л., Бледнов Д.А., Сорокин В.Е.
Просмотров: 6656
Многочисленные аварии и катастрофы на кораблях в послевоенный период многие специалисты в области военного кораблестроения связывают с их недостаточной живучестью. Авторы статьи утверждают, что в мирное время при эксплуатации корабля в повседневных условиях основным его свойством, противостоящим авариям и возможному ущербу от них, является безопасность. Приводится анализ существующего в ВМФ термина «безопасность» и предлагается подход к разработке технологии его автоматизированной оценки, в основу которого положен критерий минимально необходимого уровня функционирования корабля. Перечислены и обоснованы события, которые должны быть исключены для обеспечения такого уровня функционирования корабля. Полнота выполнения техническими средствами (системами) корабля задач по предотвращению этих событий положена в основу определения критериев его безопасности. Даются определения и основные соотношения для вычисления характеризующих их показателей. Предложено ввести два уровня управления кораблем и его техническими средствами (системами) при борьбе за безопасность: низкий при ручном и высокий при дистанционном управлении техническими средствами (системами) корабля. Приведен пример возможного деления надводного корабля на аварийные участки, оборудование и механизмы которых попадают под действие поражающих факторов различных аварий. Формализация оценок безопасности базируется на выделении функционально самостоятельных операций, выполняемых значимыми элементами технических средств (систем) корабля по обеспечению минимально необходимого уровня его функционирования, и на построении функционально-топологических схем элементов и структурно-логических схем условий выполнения этих операций в виде ориентированного графа. Количественные значения показателей выполнения функционально самостоятельных операций вычисляются по соответствующим схемам логическим выражениям. Рассмотрен порядок определения оценки безопасности проектируемых кораблей по введенным критериям и показателям и выработки рекомендаций для повышения их безопасности. В заключительной части статьи дается ряд предложений по повышению безопасности кораблей ВМФ.

23. Об одном подходе к реализации облачных услуг на основе модели EaaS [№2 за 2014 год]
Авторы: Заложнев А.Ю., Чистов Д.В., Шуремов Е.Л.
Просмотров: 8271
Оптимизация цен и потенциальных объемов предложения может являться основой для построения маркетинговой политики предприятия-провайдера, деятельность которого направлена на разработку и предоставление клиентам широкого набора облачных услуг. В зависимости от потребностей пользователей существует несколько моделей обслуживания клиента со стороны провайдера. В качестве модели обслуживания рассматривается модель EaaS, а в качестве модели развертывания – публичное облако. В статье говорится об одном из возможных подходов к реализации облачных вычислительных услуг провайдером. Потенциальный объем предоставления облачной услуги провайдером в каждый момент формально не ограничен. Величина оплаты облачных услуг пропорциональна времени их использования. Провайдер облачных услуг рассматривается как единый центр прибыли. Под затратами понимаются переменные затраты на создание облачной услуги каждого вида и другие операционные расходы в той мере, в которой возможно их отнесение на единицу объема каждого из видов облачных услуг. Проблема оптимизации предложения облачных вычислительных услуг сводится к задаче определения цен и потенциальных объемов облачных ус-луг, которые максимизируют операционную прибыль провайдера. Оптимизационный критерий представляет собой квадратичную форму. Соответствующие условия позволяют утверждать, что полученное решение соответствует максимуму прибыли. Достигнутые результаты справедливы, если нет ограничений на потенциальные объемы предоставления облачных услуг. Если же они есть, постановка задачи модифицируется с учетом этих ограничений. Полученная задача является задачей квадратичного программирования. Для проведения расчетов разработана компьютерная модель на основе электронных таблиц, результаты исследования которой обсуждаются в данной статье.

24. Повышение эффективности преобразования информации при проектировании мобильного робота [№2 за 2014 год]
Авторы: Голуб С.В., Немченко В.В.
Просмотров: 7975
В работе представлена технология построения структуры системы преобразования информации при управлении мобильным роботом. Существует много подходов к организации процесса обработки данных, в основе которых лежат искусственные нейронные сети, нечеткая логика, генетические алгоритмы, индуктивные алгоритмы, а также сочетание разных методов. Основная их особенность в уникальности разработки под конкретные условия использования. Альтернативой им является иерархический подход, где общая задача разделяется на определенное количество подзадач для упрощения процесса принятия решения. Однако существует потребность в новых подходах к организации процесса обработки данных в системах управления мобильными роботами, которые могли бы соединить математический аппарат существующих методов с четкой структурой иерархий. Поэтому разработан новый подход к построению структуры системы преобразования информации при управлении мобильным роботом, основанный на принципе рециркуляции данных при формировании многослойных технологий синтеза отдельных моделей, для повышения качества ее исходных параметров.

25. Принципы управления работой компьютера на основе оценки эмоционального состояния пользователя [№2 за 2014 год]
Авторы: Туровский Я.А., Кургалин С.Д.
Просмотров: 7829
В работе исследуется возможность применения дополнительного канала коммуникации человек–компьютер на основе использования оценки функционального напряжения и/или эмоционального состояния пользователя для оптимизации управления компьютером. На основании оценки эмоционального состояния пользователя можно реализовать несколько стратегий управления компьютером. В ситуации, когда показатели пользователя для выбранного им канала управления или совокупности таких каналов находятся в состоянии, соответствующем покою, управление приоритетами процессов осуществляется операционной системой исходя из потребностей текущих задач. Если показатели состояния пользователя указывают на стресс, управление приоритетами процессов осуществляется путем перераспределения ресурсов компьютера в пользу программ и процессов, с которыми в настоящее время работает пользователь. Если пользователь использует компьютерные игры или мультимедийные приложения, то состояние героя компьютерных игр, музыкальное сопровождение игры и/или работы пользователя на компьютере, цветовая гамма игры и/или ряда элементов работы с операционной системой (вид и состояние интерфейса, включая графический), выбранные пользователем, меняются в соответствии с установленными пользователем настройками с учетом его состояния. Сделан вывод, что использование предложенного эмоционального канала управления компьютером в дополнение к уже существующим будет способствовать заметному повышению эффективности его работы, приведет к сокращению времени, в течение которого пользователь вынужден ожидать выполнения операционной системой своих заданий, к оптимизации функционирования мультимедийных приложений, появлению новых возможностей взаимодействия с операционной системой, расширению функционала героя его компьютерных игр и так далее. В дальнейшем это позволит обеспечить внедрение элементов контекстно-ориентированного взаимодействия в системы управления компьютером или в целом в информационно-коммуникационные технологии.

26. Программно-реализуемый метод межканальной градиентной реконструкции цветных цифровых изображений [№2 за 2014 год]
Авторы: Самойлин Е.А., Шипко В.В.
Просмотров: 6395
В статье рассмотрен метод реконструкции сбойных элементов цветного цифрового изображения за счет межканальной избыточности. Известны векторные медианные фильтры, показывающие свое преимущество по сравнению с покомпонентной обработкой цветных изображений, которые учитывают межканальную корреляцию значений сигналов каждой компоненты. Такие медианные фильтры не в состоянии всегда достоверно восстанавливать значение потерянного сигнала вследствие своей ограниченности только выборкой элементов апертуры, а также при подавляющем количестве сбойных элементов в апертуре. Между тем возникающая при переходе к цветным изображениям избыточность открывает новые возможности по восстановлению потерянных вследствие воздействия помех значений сигналов изображений. В частности, в случае искажения яркости элемента изображения в одном из каналов можно оценить ее значение по амплитуде яркости соответствующих элементов других каналов. Основой метода является допущение о том, что локальные градиенты (разность центрального элемента апертуры фильтра с элементами его окрестности) в плоскости каждой компоненты приблизительно равны. Как показали исследования, данное допущение справедливо для многих реальных цветных цифровых изображений. Приведены результаты моделирования, показывающие превосходство межкомпонентной градиентной реконструкции над медианной фильтрацией в точности восстановления потерянных или искаженных элементов компонент цветного изображения. Использование метода подавления импульсных помех по межканальным градиентам позволяет получить более высокую точность восстановления потерянных сигналов, чем медианная фильтрация, за счет меньшего искажения полезных границ областей и перепадов яркости. Кроме того, применение медианного фильтра после предложенных процедур помехоподавления заметно повышает качество восстановления искаженного изображения. Показана эффективность представленного метода на примере обработки реального цветного цифрового изображения. Результаты исследования демонстрируют возможность реконструкции помеховых сигналов цветных цифровых изображений по локальным градиентам соседних каналов. Предлагаемый метод подразумевает программную реализацию и может использоваться в различных компьютерных системах и самостоятельных программных модулях для обработки цветных цифровых изображений.

27. Реализация алгоритма оптимизации параметров молекулярно-динамического потенциала REAXFF [№2 за 2014 год]
Авторы: Шефов К.С., Степанова М.М.
Просмотров: 9604
Молекулярно-динамические методы с потенциалом ReaxFF (Reactive Force Field) позволяют получать достаточно хорошие результаты при моделировании больших многокомпонентных химически реактивных систем. Реализация потенциала ReaxFF имеется в программном пакете LAMMPS, но для корректных расчетов требуется предварительная оптимизация многочисленных параметров этого потенциала для конкретной системы. В данной работе представлены результаты разработки параллельной программы, реализующей алгоритм однопараметрической оптимизации параметров молекулярно-динамического потенциала ReaxFF. Для оптимизации используются данные точных квантовых расчетов набора простых моделей химических соединений (training set). Оптимизация основана на минимизации функции ошибки, представляющей собой сумму квадратичных отклонений расчетов ReaxFF от квантовых расчетов по всему набору. В статье описан алгоритм поиска параметров и представлена блок-схема разработанной программы. Для процедуры поиска минимума потенциальной энергии моделей оптимизирующего набора с потенциалом ReaxFF используется молекулярно-динамический симулятор LAMMPS, собранный в качестве библиотеки. Программа позволяет подбирать параметры потенциала для произвольных типов химически реактивных систем, что необходимо для создания корректных численных моделей химических реакций методами молекулярной динамики c помощью пакета LAMMPS на высокопроизводительных параллельных кластерах.

28. Ресурсно-целевые сети [№2 за 2014 год]
Автор: Дюндюков В.С.
Просмотров: 11031
В работе рассматривается актуальная проблема развития методов и моделей взвешенных и нечетких графов применительно к задачам формирования многоагентных систем. Создание многоагентной системы предполагает отбор и совместное использование агентами требуемых ресурсов в организационной сети. В настоящее время проблемы моделирования обмена ресурсами при взаимодействии агентов и формировании многоагентных систем все еще остаются недостаточно исследованными. Это обусловливает целесообразность построения организационных структур на основе ресурсно-целевых сетей, которые представляют собой новый тип сетевых моделей, разработанных на стыке теории графов, теории ресурсов и теории агентов. Разработаны модели и методы для формирования, функционирования и поддержки многоагентных систем на основе взвешенных мультиграфов, ориентированных на формализацию процессов формирования коллективных целей и обмена ресурсами между ее участниками. Построена система программной поддержки формирования, модификации и анализа ресурсно-целевых сетей. Представлены интерфейс программы для анализа сетевых структур, примеры расчета параметров ресурсно-целевых сетей и выбора сетевой структуры по заданным числовым параметрам.

29. Система метамониторинга высокопроизводительных вычислительных сред [№2 за 2014 год]
Авторы: Опарин Г.А., Новопашин А.П., Сидоров И.А., Скоров В.В.
Просмотров: 8826
В работе рассматривается подход к созданию системы метамониторинга высокопроизводительной вычислительной среды, ориентированной на решение ресурсоемких вычислительных задач и состоящей из множества разнородных программно-аппаратных ресурсов. Основное назначение такой системы заключается в обеспечении оператора вычислительной среды актуальной информацией о загрузке ресурсов, физическом состоянии вычислительного оборудования и устройств инженерной инфраструктуры. Главной отличительной особенностью и аспектом новизны разработанной системы мета-мониторинга является использование универсальных программных агентов, способных осуществлять сбор данных от локальных систем мониторинга различных компонентов среды, унифицировать и анализировать эти данные, а также при необходимости вырабатывать и исполнять в автоматическом режиме управляющие воздействия, направленные на изменение режимов работы оборудования, в том числе его отключение при возникновении аварийных ситуаций. Агенты системы мониторинга объединены в иерархическую структуру, гарантирующую высокую масштабируемость системы. В составе каждого агента системы метамониторинга реализованы подсистема сбора данных, подсистема взаимодействия с СУБД, экспертная и управляющая подсистемы. При реализации системы метамониторинга использованы современные веб -технологии, мультиагентные технологии, методы создания экспертных систем, методы децентрализованной обработки и распределенного хранения данных. Разработанная система метамониторинга успешно апробирована в суперкомпьютерном центре ИДСТУ СО РАН.

30. Система многокритериального анализа решений DecernsMCDA и ее практическое применение [№2 за 2014 год]
Авторы: Яцало Б.И., Грицюк С.В., Диденко В.И., Мирзеабасов О.А.
Просмотров: 16940
Планирование землепользования, охрана окружающей среды, управление техногенными, финансовыми и другими рисками требуют применения современных компьютерных систем поддержки принятия решений. Такие системы базируются на эффективном использовании элементов геоинформационных систем для анализа и представления пространственных данных, а также методов поддержки принятия решений, зачастую основанных на использовании моделей и средств многокритериального анализа решений. В работе представлена компьютерная система поддержки принятия решений DecernsMCDA, включающая основные классические и ряд оригинальных методов решения (дискретных) многокритериальных задач. Приведен обзор разработанных ранее компьютерных систем многокритери-ального анализа решений (указаны используемые методы многокритериального анализа решений и соответствующие ссылки). Даны описание структуры DecernsMCDA, ее основных компонент и отличий от существующих систем, а также краткое описание входящих в систему моделей многокритериального анализа, в том числе методов учета неопределенностей с применением вероятностных алгоритмов и нечетких множеств. Приведены ссылки на практическое использование DecernsMCDA для решения широкого круга многокритериальных задач планирования землепользования, реабилитации техногенно загрязненных территорий и управления рисками различной природы.

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