Программные продукты и системы

Статьи из выпуска № 4 за 2015 год.

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

31. Применение систем виртуальной реальности при подготовке персонала к борьбе за живучесть [№4 за 2015 год]
Авторы: Радченко В.М., Бондарь Е.М., Чуланов А.О., Федоров Н.А., Лещина А.Е.
Просмотров: 10700
В статье рассматривается проблема подготовки специалистов для обеспечения безопасности жизнедеятельности и осуществления успешной борьбы за живучесть на объектах с повышенной опасностью. Описаны современные тренажерные средства, используемые для подготовки персонала: натурные макеты отраслевых учебных центров, комплексные и специализированные тренажеры. Рассматриваются способы организации рабочего места обучаемого на основе реальных макетов или компьютерной имитации оборудования, а также применение систем виртуальной реальности в современных средствах подготовки и предлагается использование системы виртуальной реальности в подготовке специалистов к борьбе за живучесть. Приводится описание автоматизированного процесса обучения операциям по борьбе за живучесть на основе систем виртуальной реальности и широкого имитационного моделирования процессов возникновения и развития аварий. Также описываются виртуальная среда, взаимосвязь с имитационной моделью оборудования, способы взаимодействия обучаемого с виртуальной средой при отработке навыков локализации и ликвидации аварийных ситуаций.

32. Особенности модернизации центра обработки данных и космоцентра [№4 за 2015 год]
Авторы: Снытко А.С., Терников А.А.
Просмотров: 10536
В статье рассматриваются использование возможностей современных технологий виртуализации для решения задач консолидации вычислительных ресурсов предприятия в пределах корпоративного центра обработки данных и последующее создание на основе его вычислительных средств единого учебно-тренажерно-моделирующего комплекса в рамках проекта модернизации космоцентра «Астрон» имени космонавта Г.С. Шонина. Описаны развитие, текущее состояние технологий и ключевые преимущества перехода от традиционной модели сетевой инфраструктуры к использованию возможностей серверной виртуализации и виртуализации рабочих станций. Технология виртуализации рабочих станций предоставляет недоступные ранее возможности динамического распределения ресурсов вычислительного комплекса, обеспечивает отказоустойчивость информационной системы и самое важное для реализации концепции единого интегрированного учебного комплекса – мобильность пользователей за счет виртуализации графических адаптеров и прогрессивных протоколов удаленного подключения к виртуальным рабочим станциям. В проекте использованы решения ведущих мировых производителей программного и аппаратного обеспечения, отвечающие всем требованиям к высокой производительности и надежности. В результате получена единая среда, отличающаяся высокой степенью автоматизации и упрощенным администрированием. Описаны состав и назначение основных используемых аппаратных компонентов программно-аппаратного комплекса. Приведена структурная схема центра обработки данных Центра тренажеростроения. Рассмотрены задачи, требовавшие решения при модернизации космоцентра «Астрон» и его компонентов, описан процесс модернизации. Приведена структурная схема модернизированного космоцентра. Описаны типовые решения для организации виртуальной среды и особенности применения технологий виртуализации рабочих станций при модернизации космоцентра. Описаны опыт реализации проекта и его результаты для Центра тренажеростроения.

33. Репликация данных в иерархических информационных системах с непостоянной связностью узлов [№4 за 2015 год]
Автор: Сорокин В.Е.
Просмотров: 8114
Особенность многих иерархических информационных систем, ядром которых являются размещенные в их узлах реляционные БД, заключается в непостоянстве связи между узлами. Она препятствует классическому использованию централизованной или распределенной БД, возлагая на специальное ПО, решающее функциональные задачи системы, дополнительные функции обмена специализированными сообщениями и консолидации данных, в том числе от внешних для информационных систем источников. Репликация в локальной БД необходимых фрагментов БД других узлов информационных систем, консолидируемая с информацией из внешних источников, позволяет значительно упростить и повысить унификацию специального ПО различных узлов информационных систем. В статье предлагается подход к преобразованию исходной структуры БД, основанный на создании отдельных для различных источников данных таблиц, наследованных от исходных, адаптированный к особенностям асинхронной master/slave-репликации иерархически связанных БД. Показана возможность использования управляемых триггерами флагов и процедур для реализации различных стратегий консолидации данных и простой адаптации исходного специального ПО для решения функциональных задач информационных систем на преобразованной БД. Приводится пример реализации описанного подхода для широко распространенной и используемой во многих отечественных сертифицированных программных средствах объектно-реляционной СУБД PostgreSQL с системой асинхронной master/slave-репликации Slony-I. Отмечается возможность преодоления известных ограничений использования данной системы асинхронной master/slaveрепликации применением модулей dblink поддержки сессионного соединения с другими БД и postgres_fdw обертки внешних данных, а также совместного использования системы репликации с этими модулями на преобразованной БД.

34. Информационная поддержка космических экспериментов [№4 за 2015 год]
Авторы: Степанов В.В., Андреев Д.А., Обыденов С.С.
Просмотров: 9192
В статье приводятся результаты апробации комплекса виртуальных руководств космическими экспериментами на борту Российского сегмента Международной космической станции. На основе полученного опыта ставится задача перевода научной документации на планшетные компьютеры экипажа. Дается описание нового бортового модуля интерфейса с расширенными функциональными возможностями: версионностью сценария с несколькими уровнями сложности и переключением версий во время работы; расширенным аппаратом настройки начальных условий для более наглядного и точного воспроизведения планируемой работы; доступностью выбора последовательности действий и оперативного ввода начальных условий непосредственно на борту. При этом варьируются сценарии работы и цепочки предписанных действий, состав иллюстративного материала и используемого оборудования, виртуальные модели окружающей среды и показания приборов, значения даты и времени. Отмечается специфическая особенность информационной поддержки космических экспериментов, состоящая в необходимости параллельного сопровождения действий экипажа двумя сюжетными линиями – заранее подготовленной сценарной последовательностью, моделирующей виртуальную среду эксперимента, и произвольным доступом к классическому массиву бортовой документации; при этом ключевые точки виртуального процесса должны быть однозначно увязаны с пунктами документации. Описаны также системные решения и методология интерактивного управления информационным пространством. Уделяется внимание ситуационному поведению оператора, работе с виртуальными органами управления, протоколированию результатов и оценке деятельности экипажа. Подчеркивается, что работа космонавта полностью авторизована на уровне персональных сценариев, которые передаются ему в соответствии с индивидуальной ролью в коллективных экспериментах. Прогнозируются дальнейшее расширение функциональных возможностей программно-аппаратного комплекса информационной поддержки космических экспериментов и существенное повышение удобства, наглядности, оперативности действий операторов, получение высокой скорости доступа к материалам бортовой документации.

35. Система визуализации текстурированных моделей планет для тренировок проведения космических экспериментов [№4 за 2015 год]
Автор: Тимохин П.Ю.
Просмотров: 8402
Современным инструментом для проведения тренировок космических экспериментов, связанных с наблюдением планеты с околопланетной орбиты, является визуализация в масштабе реального времени виртуальной трехмерной модели планеты с детализированными текстурами, созданными на основе спутниковых снимков. Исследования показывают, что размеры и объем необходимых текстур существенно превышают аппаратно допустимые значения современных графических ускорителей (сверхбольшие текстуры), что не позволяет загружать их целиком в видеопамять и аппаратно обрабатывать. В статье описываются технология и программная реализация, позволяющие визуализировать в масштабе реального времени сверхбольшие текстуры планет, разбитые на небольшие участки одинакового размера (страницы). Ключевая идея предложенной технологии состоит в сокращении временных затрат на отбор видимых страниц сверхбольшой текстуры путем распараллеливания вычислений на графическом процессоре (GPU) с помощью ряда разработанных шейдерных программ. Технология обеспечивает текстурную детализацию для моделируемой поверхности планеты, наиболее близкую к разрешению экрана, а также позволяет визуализировать на виртуальной поверхности планеты в масштабе реального времени сверхбольшие текстуры, имеющие различное исходное разрешение. Предложенная технология реализована в программном комплексе визуализации детализированных текстур планет, который интегрируется во внешнее приложение. Созданный программный комплекс также снабжен модулем расчета орбитального положения наблюдателя и пользовательским интерфейсом для управления полетом наблюдателя. В работе выполнена апробация реализованного программного комплекса в составе системы визуализации трехмерных виртуальных сцен, которая показала его адекватность поставленным задачам. Разработанный программный комплекс может быть использован как для улучшения характеристик существующих тренажерных систем по проведению космических экспериментов, так и для построения новых перспективных тренажеров.

36. Определение коллизий аппроксимирующих сфер и прямоугольных параллелепипедов в системах трехмерного моделирования [№4 за 2015 год]
Автор: Трушин А.М.
Просмотров: 6123
В системах трехмерного моделирования виртуальные объекты могут сталкиваться друг с другом. Определение таких столкновений (коллизий) является неотъемлемой частью любого физического движка. Для физических движков важнейшую роль играет скорость их расчетов. Для поддержки режима реального времени расчеты одного кадра моделирования не должны превышать 40 мс для обеспечения визуализации не менее 25 кадров в секунду, поэтому к системе расчета динамики в целом и к определениям коллизий в частности предъявляется требование разработки быстрых и эффективных алгоритмов. Определение коллизий объектов произвольной формы – трудная задача, имеющая высокую вычислительную сложность, поэтому широко применяется метод определения коллизий при помощи аппроксимирующих контейнеров. В этом случае формы виртуальных объектов описываются (аппроксимируются) различными геометрическими примитивами и задача определения коллизий самих объектов сводится к определению коллизий их аппроксимирующих контейнеров. Широкое распространение получили такие примитивы, как прямоугольные параллелепипеды и сферы. Алгоритмы определения коллизий бывают априорными и апостериорными. Априорные алгоритмы предсказывают коллизии тел, а апостериорные определяют коллизии уже по факту пересечения самих объектов. При этом априорные алгоритмы в общем случае обладают значительно большей вычислительной сложностью ввиду большего объема входных данных. В связи с этим в физических движках, ориентированных на моделирование динамики в режиме реального времени, в основном используются апостериорные алгоритмы определения коллизий. Настоящая работа посвящена разработке быстрых и эффективных апостериорных алгоритмов определения коллизий сфер между собой и сфер с прямоугольными параллелепипедами.

37. Инъектор сбоев для тестирования микропроцессоров типа система на кристалле к одиночным сбоям [№4 за 2015 год]
Автор: Чекмарёв С.А.
Просмотров: 7909
Для тестирования механизмов обнаружения и коррекции сбоев используют иъектирование ошибок в памяти микропроцессора. Инъектирование имитирует результат воздействия космических тяжелых заряженных частиц. В работе рассмотрен IP-блок инъектора сбоев. IP-блок вносит одиночные сбои в память микропроцессора типа система на кристалле. Приведены схема инъектора сбоев, состав модулей, машина состояний, кратко описана работа во всех режимах инъектирования. Инъектор позволяет вносить сбои в регистровый файл, кэш-память и внешнюю память в различных режимах. Доступны следующие режимы: режим с остановкой и без остановки процессора со случайным или предопределенным покрытиями сбоем. IP-блок инъектора сбоев был применен в СнК-процессоре LEON3. В статье описаны процедуры инъектирования сбоев в память LEON3. Доступ к внутрикристальной памяти осуществляется через DSU-интерфейс. DSU является ведомым устройством на AMBA AHB-шине. Через его регистры инъектор сбоев может остановить работу процессора, модифицировать содержимое внутренней памяти, возобновить работу ПО. Для доступа к внешней памяти процессора LEON3 используется контроллер памяти. Во время эксперимента инъектор собирает статистическую информацию о внесенных и обнаруженных сбоях. Анализ результатов позволяет сделать вывод о чувствительности микропроцессора к одиночным сбоям в памяти. По завершении тестирования инъектор сбоев может быть исключен из состава микропроцессора типа система на кристалле, не оставив в нем никаких «следов».

38. Разработка и исследование параллельного алгоритма муравьиных колоний для криптоанализа блочных криптосистем [№4 за 2015 год]
Авторы: Чернышев Ю.О., Сергеев А.С., Рязанов A.H., Капустин C.А.
Просмотров: 9883
В статье рассматривается возможность параллельной реализации алгоритмов муравьиных колоний для криптоанализа блочных криптосистем. Отмечена актуальность нового научного направления «природные вычисления», приведена структурная схема криптоанализа стандарта DES с использованием метода муравьиных колоний. Приводится описание параллельной версии алгоритма криптоанализа на основе информационно-логической граф-схемы, матриц следования, логической несовместимости и независимости. На основе методики определения числа процессоров, сущность которой заключается в нахождении максимального множества взаимно независимых операторов в матрице независимости, последовательном проведении фиктивных связей в информационно-логическом графе, не увеличивающих длину критического пути, определено минимальное число процессоров, необходимых для реализации алгоритма криптоанализа. Отмечается, что отличительной особенностью применения биоинспирированных методов криптоанализа является возможность использования самого алгоритма шифрования (или расшифрования) в качестве целевой функции для оценки пригодности ключа, определенного с помощью генетических операций. Вследствие этого при использовании биоинспирированных методов криптоанализа процесс определения секретного ключа (например, при криптоанализе 2-го типа) зависит не столько от сложности шифрующих преобразований, сколько от самого биоинспирированного метода, который должен обеспечивать достаточное разнообразие генерации ключей, что свидетельствует об актуальности задачи исследования возможности применения биоинспирированных алгоритмов (в частности, методов генетического поиска) для криптоанализа блочных криптосистем.

39. Концептуальные основы разработки и создания учебно-тренажерно-моделирующего комплекса нового поколения [№4 за 2015 год]
Авторы: Шукшунов В.Е., Янюшкин В.В.
Просмотров: 8903
В статье рассматриваются подходы к созданию учебно-тренажерно-моделирующего комплекса нового поколения в НИИ ЦПК имени Ю.А. Гагарина на базе современных технических и программных решений. Приведены подходы к декомпозиции задач проектирования учебно-тренажерно-моделирующего комплекса нового поколения на основе нескольких взаимосвязанных этапов решения определенных задач. Дается краткий анализ создания и эксплуатации нескольких поколений тренажерных комплексов для подготовки космонавтов, в том числе с точки зрения использования в них интегрирующих принципов. Предлагается алгоритм интеграции существующих и эксплуатируемых технических средств подготовки космонавтов в единый тренажерный комплекс, при этом рассматриваются понятие «шлюз» и современные технологии вычислений, в том числе применение виртуализации и набора специализированных технических и программных средств. Приводится перспективная структура учебно-тренажерно-моделирующих комплексов, каждый из которых представляет собой отдельную составную часть, решающую определенный круг задач, особое внимание уделяется «сращиванию» образовательного и тренажерного процессов при подготовке специалистов. В заключение приводится состав экспериментального стенда, на базе которого апробировались все предлагаемые решения по созданию учебно-тренажерно-моделирующего комплекса. Описываются полученные результаты, которые отражают принципиально новые решения, в том числе применение централизованных расчетов единой вычислительной системы, применение на рабочих местах тонких клиентов. В процессе работы анализируется загрузка ресурсов, сетевых каналов передачи данных и других критических параметров. Отмечается высокая оценка многими экспертами в области информационных технологий результатов проведенных работ для создания экспериментального стенда.

◄ ← Предыдущая | 1 | 2 | 3 | 4