Программные продукты и системы

Статьи из выпуска № 4 за 2014 год.

Упорядочить результаты по: Дате публикации | Заголовку статьи | Авторам

31. Программно-алгоритмическое обеспечение для реализации нового подхода к построению единой транспортной сети связи [№4 за 2014 год]
Автор: Попков Г.В.
Просмотров: 6816
В работе рассматривается новый программно-алгоритмический подход к построению и эксплуатации городских первичных сетей электросвязи, который исходит из того, что владельцем и оператором всех кабельных сетей, находящихся в подземной части населенного пункта, является государственная организация, сдающая в аренду каналы связи коммерческим операторам связи на конкурсной основе. Такой подход позволяет значительно сэкономить градостроительные ресурсы, обеспечивая потенциальных абонентов всеми услугами электросвязи. Кроме того, все операторы связи в этом случае имеют равные возможности предоставления доступа абонентам к любой услуге связи. Автором предложен S-гиперсетевой подход к решению задач по организации единой транспортной сети связи. Предложены модифицированные алгоритмы поиска мест расположения сетевых станций и границ распределительных сетей для каждого типа кабельных линий, оптимизации кабельной канализации микрорайона, оптимальной трассировки, выбора оптимальных структур кабельных линий связи j-го типа, определение типа и емкости линий связи j-го типа, а также процедура оптимальной упаковки кабельных линий в асбестоцементных трубах (кабельных каналах). Унификация решений при проектировании, строительстве и дальнейшей эксплуатации единой транспортной сети связи под управлением государственного регулятора позволит упорядочить взаимоотношения между операторами связи, а также повысить социальный и экономический эффект от предоставления всевозможных услуг сетей электросвязи.

32. Программное обеспечение акустооптических процессоров [№4 за 2014 год]
Авторы: Шибаев С.С., Помазанов А.В., Волик Д.П.
Просмотров: 8840
В акустооптических процессорах, назначением которых является в основном измерение параметров радиочастотных сигналов, вся необходимая информация о сигнале и его параметрах содержится в аналоговом световом Фурье-распределении в плоскости анализа, в которой с целью дальнейшей обработки устанавливается либо ПЗС-фотоприемник, либо линейка фотодиодов, сигнал с которых в виде распределения амплитуд световой интенсивности оцифровывается бортовыми средствами. Обработка такого цифрового сигнала полностью либо частично возлагается на внешнюю вычисли-тельную систему – персональный компьютер. В таких условиях значительную роль играет специализированное программное обеспечение, которое не только несет нагрузку по извлечению полезной информации из потока принимаемых данных, но и выполняет ряд сервисных функций. В работе рассмотрены структура и возможности приложения для наиболее распространенного класса акустооптических процессоров – измерителя частоты радиосигнала. В программе реализованы функции считывания и отображения амплитудного распределения в режиме реального времени, функция ручного и автоматического измерения частоты сигнала. С ее помощью выполняется несколько видов калибровки, начиная от компенсации темнового фона и заканчивая учетом нели-нейности частотной шкалы. Имеется возможность сохранения полученных распределений в виде файлов с целью их после-дующего анализа в таких известных программных продуктах, как MathCad, MatLab и др. Приложение предоставляет возможность управления внешним лабораторным оборудованием при помощи интерфейса Ethernet, в частности, генераторами Agilent или других фирм, что позволяет перед эксплуатацией измерителя в автоматическом режиме протестировать его характеристики и учесть эти результаты при калибровке прибора.

33. Программный комплекс «Корректива» для исследований долгосрочного развития топливно-энергетического комплекса Вьетнама [№4 за 2014 год]
Авторы: Еделев А.В., Пяткова Н.И., Чемезов А.В., Нгуен Xoaй
Просмотров: 8868
В статье описываются модель топливно-энергетического комплекса Вьетнама и первый модуль программно-вычислительного комплекса «Корректива», предназначенный для расчета на этой модели. Они были созданы в результате совместной работы Института систем энергетики им. Л.А. Мелентьева Сибирского отделения Российской академии наук и Института энергетической науки Вьетнамской академии наук и технологий. Модель топливно-энергетического комплекса Вьетнама предназначена для решения задач оптимального управления его развитием и прогнозирования выбросов парниковых газов на общегосударственном и региональном уровнях для задаваемой перспективы. Модель дает возможность осуществлять комплексный анализ структуры и территориально-производственных связей энергетики страны в различных расчетных ситуациях с учетом требований энергетической безопасности и экологических ограничений. Первый модуль программно-вычислительного комплекса «Корректива» создан на базе геоинформационной системы SAGA, которая позволяет на картографической основе получить наглядное отображение исходной информации и графическую интерпретацию результатов экспериментальных расчетов о работе любого из объектов энергетики, полученных в результате расчета на модели. Исходные данные для первого модуля «Коррективы» – модуля формирования базовых сценариев развития топливно-энергетического комплекса – вводятся в электронных таблицах Microsoft Excel, проверяются и записываются в БД с помощью специальной программы. Балансовые таблицы для всех видов энергоресурсов и прочие выходные таблицы также создаются в Microsoft Excel.

34. Программный комплекс для решения задач теории потенциала методом граничных элементов [№4 за 2014 год]
Авторы: Федотов В.П., Спевак Л.Ф., Нефедова О.А.
Просмотров: 9851
Работа посвящена развитию подхода к реализации метода граничных элементов, направленного на распараллеливание вычислений, для решения двухмерных задач об установившихся потенциальных течениях. Главной особенностью применяемых алгоритмов решения является точное вычисление всех интегралов по граничным элементам с помощью выведенных авторами аналитических формул. Это позволяет заметно повысить точность решения и сократить время расчета. Разработанный программный комплекс предназначен для решения двухмерных задач теории потенциала в области произвольной геометрии при заданных граничных условиях для искомой функции или потока. В комплекс заложена возможность решения однородных задач (при отсутствии внутренних источников), а также задач с заданными функциями источников. Функция источника задается отдельным программным модулем. Особо рассмотрен случай, когда функция источника является гармонической. Это позволяет свести все вычисления при решении неоднородной задачи на границу области. Для задания геометрии исследуемой области и ввода параметров задачи и граничных условий в программный комплекс включен графический редактор. Область задается своей внешней границей, состоящей из прямолинейных и круговых участков. Для каждого участка задаются граничные условия и количество граничных элементов на нем. С помощью графического редактора внутри расчетной области может быть задана зона, в которой требуется вычислить значения искомой функции. Эта зона также задается границей из прямолинейных и круговых участков. Частота расчетной сетки в зоне задается произвольно, пересчет для новой сетки не требует нового решения исходной задачи. Программный комплекс был реализован на суперкомпьютере «Уран» ИММ УрО РАН. В качестве примеров рассмотрены задачи распространения тепла в пластинах квадратной и эллиптической форм при различных функциях источника.

35. Разработка математических моделей и создание программного обеспечения для управления процессами непрерывного литья заготовок из цветных металлов [№4 за 2014 год]
Авторы: Жиганов Н.К., Фомина Е.Е., Вольнов И.Н.
Просмотров: 10593
Непрерывное литье является доминирующим в производстве продукции из цветных металлов и их сплавов. Однако в технологическую практику активно внедряются новые технологии литья, которые требуют тщательного изучения и обоснования. Конструкторы, занимающиеся проектировкой литейных процессов, сталкиваются с необходимостью внедрения программного обеспечения, позволяющего анализировать физические явления, происходящие при литье и кристаллизации металла, оптимизировать технологические и конструкционные параметры. На начальном этапе такие программы позволяют заменить физический эксперимент вычислительным, экономя ресурсы. Настоящая статья посвящена разработке математической модели и программного комплекса, предназначенного для моделирования процесса вертикального непрерывного и дискретно-непрерывного литья заготовок из цветных металлов и их сплавов. В ней приводятся основные требования к математическим моделям литейных процессов, а так-же схема и модель исследуемого технологического процесса. Описываются возможности комплекса и этапы проведенных вычислительных экспериментов, позволившие установить основные закономерности и получить рекомендации по разработке оптимальных режимов. Программный комплекс может внедряться в технологическую практику на предприятиях. Полученные рекомендации по оптимальным режимам можно использовать при проектировании новых технологических процессов и выборе технологических режимов на действующих производствах с целью улучшения качества продукции и повышения производительности процесса.

36. Разработка программно-алгоритмического средства обработки данных трехфакторного планированного эксперимента для расчета математической модели прочности бетона [№4 за 2014 год]
Авторы: Белов В.В., Образцов И.В., Курятников Ю.Ю.
Просмотров: 7785
В технологии строительных композиционных материалов наряду с субстанционным (изготовление физического образца материала) и структурно-имитационным (имитация взаимодействия структурных элементов системы) моделированием широко применяется функциональное моделирование, результатом которого является получение некой математической функции, описывающей поведение объекта исследования, абстрагируясь от внутренней структуры вещественного субстрата. Авторами разработана программа обработки данных трехфакторного планированного эксперимента B-D13 , позволяющая рассчитывать план и обрабатывать результаты эксперимента. Алгоритм программы включает процедуру расчета коэффициентов функции отклика, статистической обработки и визуализации математической модели. Все основные вычисления производятся циклично, что позволяет моментально перестраивать математическую модель, изменяя входные данные. Кроме того, алгоритм включает вспомогательную процедуру, обеспечивающую проверку синтаксической правильности вводимых данных. При допущении ошибок ввода данных программа корректирует действия пользователя по средствам текстового оповещения. Программа оснащена дополнительными функциями загрузки и сохранения данных, а также функцией экспорта результатов расчетов в математический пакет Microsoft Excel, где пользователь может произвести дополнительные построения. Интерфейс программного продукта реализован в виде логических блоков, позволяющих вводить исходные данные и изменять параметры вывода математической модели в интерактивном режиме. С применением разработанного программного продукта проведен планированный эксперимент по исследованию влияния рецептурных параметров бетонной смеси на свойства наполненного мелкозернистого бетона, получена статистически адекватная математическая модель прочности бетона. Разработанное программное средство можно при-менять в любых научно-прикладных задачах по оптимизации свойств объекта исследования, подбора рецептуры и технологических параметров, где используется математическое моделирование методом ортогонального планирования экспериментов.

37. Разработка программного модуля для автоматического выбора решателей систем линейных алгебраических уравнений для прочностного анализа [№4 за 2014 год]
Автор: Стёпин Н.Е.
Просмотров: 9062
В работе реализован программный модуль, объединивший в себе различные алгоритмы и методы: прямые и итерационные решатели для симметричных и несимметричных матриц системы, различные предобуславливатели в итерационных методах, различные способы хранения матрицы в памяти, параллельные вычисления с использованием технологий OpenMP и CUDA. В программном модуле реализован метод решения задач для несжимаемых материалов на основе алгоритма Узавы. Для программного модуля разработан и реализован алгоритм оптимального выбора решателя в зависимости от механической постановки задачи, ее размерности и возможностей компьютера. При желании пользователь может сам ограничивать некоторые возможности выбора и задавать параметры, влияющие на выбор решателя, или даже указать явно, какой решатель он хочет использовать. По сути программный модуль является некоторой оболочкой над отдельными решателями, которая принимает матрицу системы, правую часть и некоторые параметры настройки, а затем в рамках содержащегося в ней алгоритма определяет, какой именно решатель необходимо запускать, настраивает его и приводит матрицу к соответствующему виду (разные решатели могут иметь разные оптимальные форматы хранения для матриц). Проведен ряд численных экспериментов, подтверждающих обоснованность используемых в алгоритме критериев.

38. Разработка прототипа информационно-технологического процесса обработки информации с учетом его стоимости [№4 за 2014 год]
Авторы: Скрипачев В.О., Чулкин М.О.
Просмотров: 11902
При функционировании сложных информационно-технических систем часто приходится сталкиваться с необходимостью обработки разнородной информации. Для обработки отдельных видов используемой информации имеет смысл ввести понятие информационно-технологического процесса. При реализации конкретных информационно-технологических процессов обработки информации используются механизмы объектно-ориентированного программирования: инкапсуляция, наследование и полиморфизм. При реализации программной части информационно-технологического процесса необходимо создать прототип ПО – предварительное воплощение предлагаемого нового программного продукта. Основная цель создания прототипа – устранение неясностей на ранних стадиях процесса разработки. Для разработки прототипа целесообразно использовать модель параллельной разработки ПО. Кроме то-го, создание прототипа позволяет оценить затраты на создание ПО и принять соответствующее управленческое решение. Для оценки затрат применена алгоритмическая модель оценки стоимости разработки ПО – COnstructive COst MOdel (COCOMO). В статье рассмотрены особенности применения COCOMO, а также прототип ПО информационно-технологического процесса с использованием базового уровня, позволяющего оценить трудоемкость и стоимость разработки ПО как функции от размера программы, при этом размер выражается в оценочных тысячах строк программного кода. Для обозначения объема программных строк используется единица KLOC – kilo lines of code.

39. Разработка системы планирования маршрутов движения вагонов при доставке грузов по железнодорожной сети [№4 за 2014 год]
Авторы: Цельсова А.Ю., Хоботов Е.Н.
Просмотров: 11273
Рассматриваются принципы создания моделей для решения задач формирования маршрутов движения грузовых вагонов от станций отправления к станциям назначения различными поездами, а также задач выбора маршрутов движения поездов. Вагоны от станций отправления к станциям назначения могут доставляться как одним, так и несколькими поездами. На станциях отправления соответствующее количество вагонов включается в состав подходящего поезда, который проходит через эту станцию, и отцепляется от него на станциях назначения или на промежуточных сортировочных станциях, где эти вагоны будут прицепляться к другим поездам, следующим через эту станцию позже. С по-мощью таких поездов ожидающие отправки вагоны доставляются к станциям назначения или на наиболее удобные станции для последующей доставки их проходящими поездами на станции назначения. Использование традиционных методов моделирования для решения этих задач вызывает значительные затруднения из-за их большой размерности и сложности ограничений, накладываемых на условия транспортировки и доставки вагонов проходящими поездами. В основу предлагаемых принципов положена идея описания изменений количества вагонов в составе каждого поезда после прохождения станций и на каждой станции после прохождения поездов с помощью специальных уравнений движения. Такие уравнения строятся по аналогии с уравнениями движения, используемыми в теории управления дискретными процессами. С помощью этих уравнений движения строятся модель выбора маршрутов движения грузовых вагонов к станциям назначения с различными поездами, а также модель, позволяющая определять необходимое количество маршрутов движения поездов в железнодорожной сети для доставки вагонов заказчикам. В статье также описываются структура компьютерной системы, реализующей эти модели, и результаты вычислительных экспериментов, проведенных с системой и подтвердивших ее достаточно высокую эффективность.

40. Реализация генетического алгоритма для эффективного документального тематического поиска [№4 за 2014 год]
Авторы: Иванов В.К., Мескин П.И.
Просмотров: 12014
Качество документального тематического поиска, то есть поиска документов, содержащих координированную информацию в заданном тематическом сегменте, не всегда удовлетворительно. Несмотря на наличие мощных поисковых систем для информационных ресурсов Интернета или для специализированных БД, процесс поиска остается трудоемким и слабо поддерживается программно и методологически. В настоящей статье описывается программная реализация генетического алгоритма для выявления и отбора наиболее релевантных результатов, полученных в ходе последовательно выполняемых операций тематического поиска. При этом моделируется эволюционный процесс, который формирует устойчивую и эффективную популяцию поисковых запросов, образует поисковый образ документов или семантическое ядро, создает релевантные множества искомых документов, позволяет автоматически классифицировать результаты поиска. Обсуждаются особенности тематического поиска, обосновывается применение генетического алгоритма, описываются аргументы целевой функции, рассматриваются основные шаги и параметры алгоритма. Отмечается, что целевая функция, или критерий качества поиска, определяется позицией документа в списках результатов, построенных поисковой системой при выполнении максимального числа различных запросов, и семантической близостью к поисковому образу документов заданной тематики. Достаточно подробно описана программная реализация: основные объектные модели, пользовательский интерфейс, основная библиотека алгоритма, модули морфологического анализа, семантического анализа сходства текстов, поиска, управления БД, управления метаданными. Приводятся сведения о составе классов модулей и их компонентов. В заключение отмечается, что реализованный генетический алгоритм является одним из элементов ПО разрабатываемой интеллектуальной системы информационной поддержки инноваций в науке и образовании. Он играет важную роль в обеспечении адаптивности функционирования поисковых механизмов, а разработанное ПО алгоритма создает достаточно широкий базис для дальнейших исследований и разработок.

◄ ← Предыдущая | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | Следующая → ►