Программные продукты и системы

Статьи из выпуска № 4 за 2015 год.

Упорядочить результаты по: Дате публикации | Заголовку статьи | Авторам

31. Реализация процесса поиска решения по модифицированному алгоритму Rete для нечетких экспертных систем [№4 за 2015 год]
Авторы: Михайлов И.С., Зо Мин Тайк
Просмотров: 8882
В работе рассматриваются основные понятия теории нечетких продукционных экспертных систем. Нечеткие продукционные экспертные системы базируются на наборе правил, представленном в терминах лингвистических переменных. В качестве механизма нечеткого вывода предлагается разработанная модификация алгоритма Rete для нечеткой базы правил. Разработанная модификация обеспечивает ускорение процесса работы системы за счет однократного вычисления одинаковых условий в правилах, а также позволяет формулировать правила и заключения на ограниченном естественном языке. Разработанная формальная модель дерева решений модифицированного алгоритма Rete для нечеткой продукционной базы знаний состоит из множеств вершин-условий, вершин-следствий, отношений между вершинами и отношений для описания правил нечеткой экспертной системы. Созданный алгоритм обрабатывает правила нечеткой базы правил и преобразует их в формат формальной модели дерева решений модифицированного алгоритма Rete. На каждом этапе работы алгоритма выполняется построение нечетких оценок истинности вершин дерева решений с помощью нечетких операторов, что позволяет формулировать условия и следствия в базе правил, а также результаты работы алгоритма поиска решения на ограниченном естественном языке. Также одинаковые условия объединяются при построении дерева решений, что обеспечивает ускорение обработки дерева решений по сравнению с последовательным просмотром правил экспертной системы. Рассмотрен пример работы нечеткой продукционной экспертной системы, функционирующей на основе предложенной модификации алгоритма Rete, показана эффективность предложенного метода.

32. 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.

33. Репрезентативность метрик на основе событий процессора Intel Sandy Bridge при анализе времени обработки данных в памяти [№4 за 2015 год]
Авторы: Иванов Е.Ю., Косяков М.С.
Просмотров: 9019
В данной работе выполнена оценка репрезентативности метрик на основе событий процессора Intel Sandy Bridge при анализе времени обработки данных в памяти. Приведены детальный обзор и анализ наиболее часто используемых при профилировании метрик, рекомендованных в документации Intel. Разработан синтетический тест, позволяющий измерить временные задержки при последовательном, случайном и постраничном доступах к памяти, различных размерах всего рабочего множества и отдельных его элементов, обрабатываемых тестовым приложением. Описан способ профилирования и получения числа событий процессора, основанный на использовании утилиты perf ОС Linux. С помощью теста получены временные характеристики работы с оперативной памятью и рассчитаны метрики на основе событий процессора. Экспериментально установлено, что при последовательном доступе к данным зависимость рекомендованных компанией Intel метрик CPI, SCPI, PSRC и частоты кэш-промахов от измеренных временных задержек имеет линейный характер. Кроме того, изменение данных метрик пропорционально изменению времени с коэффициентом, близким к единице. На основе полученных результатов для случайного доступа к памяти показано, что наиболее эффективной метрикой является число тактов, затраченных на ожидание шины данных, так как данная метрика хорошо описывает временные задержки в работе приложений, выполняющих обработку данных вне зависимости от их расположения в памяти. По мнению авторов, указанная метрика наиболее удобна для оценки эффективности оптимизации работы приложения с оперативной памятью. На основе полученных результатов показано, что рассматриваемые в работе метрики являются репрезентативными и могут быть использованы при анализе временных характеристик приложений, обрабатывающих данные в оперативной памяти компьютера.

34. Система визуализации текстурированных моделей планет для тренировок проведения космических экспериментов [№4 за 2015 год]
Автор: Тимохин П.Ю.
Просмотров: 8403
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.

35. Сравнительный анализ и классификация задач по оптимальному расположению грузов в ограниченном пространстве [№4 за 2015 год]
Авторы: Погорелов А.С., Андреев Д.А., Панфилов А.Н.
Просмотров: 6096
Работа посвящена проблеме оптимального размещения объектов в ограниченном пространстве. Данная задача относится к классу задач раскроя и упаковки. Дается общая постановка задачи раскроя и упаковки. Описаны подход к классификации задач и критерии, на основе которых строится типология и выделяются основные категории задач. Обзор научных исследований по данной проблеме показывает, что в различных предметных областях возникают похожие задачи, каждая из которых имеет свои особенности, обусловленные спецификой конкретной предметной области. Рассматривается несколько задач по оптимальному расположению грузов, сходных с задачей размещения грузов на борту транспортного грузового корабля. Делается сравнение по основным характеристикам рассмотренных задач с задачей размещения грузов на борту транспортного грузового корабля. Кроме этого, для каждой задачи выявляется класс в рамках рассмотренной типологии, к которому ее можно отнести. В результате сравнительного анализа делается вывод о том, что универсального метода решения задачи оптимального размещения не существует, каждая конкретная практическая задача имеет свои особенности и ограничения, которые необходимо учитывать. Ставится задача разработки нового метода поиска оптимального расположения грузов, учитывающего специфические особенности предметной области, связанной с космическими кораблями.

36. Стенд эргономической отработки пилотируемого транспортного корабля как средство проектирования и отработки интерфейсов экипажа [№4 за 2015 год]
Авторы: Cеров М.В., Кукин О.Н., Янюшкин В.В., Радченко В.М., Харагозян Р.К.
Просмотров: 10538
В статье представлены основные технические и программные решения для стенда эргономической отработки пилотируемого транспортного корабля нового поколения, предназначенного для эргономического проектирования и экспериментальной отработки интерфейсов экипажа с кораблем: варианты дисплейных форматов для информационного обеспечения экипажа, новая ручка управления ориентацией и движением. Инновационная составляющая стенда заключается в возможности итеративного создания и экспериментальной проверки вариантов информационного обеспечения экипажа, а также отработки эргономических характеристик перспективных органов управления, таких как ручка управления ориентацией и движением с полноразмерного макета рабочих мест экипажа. Все работы проводятся параллельно с проектированием и созданием пилотируемого корабля нового поколения. Приводятся функциональный состав стенда и два основных режима работы по подготовке экспериментальных данных и по их апробации на программно-технических средствах. Рассмотрены особенности конструкции стенда, построенной по модульному принципу, что способствует его легкой сборке и разборке, транспортировке, доработке и модернизации с учетом появляющихся новых требований по результатам отработки. Приведены особенности разработки и применения специализированного ПО, позволяющего выполнять ряд задач по удаленному мониторингу и управлению режимами моделирования с места руководителя, используя в том числе беспроводную голосовую связь. Все компоненты объединены во взаимосвязанную систему, обмен данными осуществляется посредством локальной вычислительной сети. В макете применены общепромышленные изделия, доработанные с учетом специфики использования в составе стенда эргономической отработки.

37. Фильтр Калмана как метод вторичной обработки информации с системы ГЛОНАСС [№4 за 2015 год]
Авторы: Болодурина И.П., Нугуманова А.А., Решетников В.Н.
Просмотров: 13373
В работе рассмотрены методы местоопределения наземного транспортного средства на основе вторичной обработки информации, поступающей со спутниковой навигационной системы ГЛОНАСС. Точность позиционирования транспортного средства, зависящая от многих факторов, в том числе и от метода нахождения координат, является одним из показателей эффективного управления транспортным средством, что позволяет оперативно контролировать передвижение транспортных средств, фактическое время работы транспортного средства и точность определения расхода топлива. В публикациях, посвященных проблеме местоопределения динамических объектов, как правило, не описываются математические модели и алгоритмы, а приводятся лишь конечные результаты. При этом практически отсутствуют источники, в которых была бы описана четкая алгоритмическая схема, пригодная для написания ПО. Во многом это связано с тем, что данное ПО является либо коммерческой тайной, либо интеллектуальной собственностью. В отличие от имеющихся методов контроля и мониторинга мобильных объектов авторами разработан пошаговый алгоритм фильтра Калмана, позволяющий увеличить точность позиционирования наземного транспортного средства. На основе предложенного алгоритма создано прикладное ПО, обеспечивающее в реальном масштабе времени и в режиме постобработки определение местоположения наземного объекта. Исследованы случаи подвижного и неподвижного состояний наземного транспортного средства, для каждого из которых применены алгоритм фильтра Калмана и метод наименьших квадратов, способствующие увеличению точности позиционирования. Приведена сравнительная характеристика указанных методов на основе выбранных статистических критериев и установлен наиболее точный метод местоопределения подвижного и неподвижного объектов.

38. Эквациональная характеристика формул LTL [№4 за 2015 год]
Авторы: Кораблин Ю.П., Шипов А.А.
Просмотров: 8918
Программные системы с каждым днем становятся все более сложными и комплексными, поэтому требуются такие инструменты, которые позволяли бы относительно легко выполнять проверку их работы на соответствие заданным спецификациям, особенно, когда речь идет о больших и распределенных программных системах. Для описания проверяемых условий верифицируемых моделей сегодня используются такие механизмы, как логика линейного времени LTL и логика ветвящегося времени CTL. Однако, как показывает практика, с помощью данных механизмов можно сформулировать лишь относительно небольшое множество однотипных условий, что может существенно усложнить процесс верификации или же сделать его вовсе неэффективным для модели конкретной системы. Проблема корректной формулировки проверяемых на модели свойств является одной из ключевых, так как от этого будет зависеть весь процесс верификации. Таким образом, наличие мощных инструментов и методов, позволяющих однозначно формулировать широкий класс проверяемых свойств, является необходимым требованием для достижения наилучших результатов. В статье предложен механизм, использование которого позволяет существенно расширить группу условий, формулируемых по отношению к проверяемым моделям. Данный эффект достигается путем расширения выразительности логики линейного времени LTL с помощью предлагаемого в статье метода, что в итоге позволяет увеличить эффективность процесса верификации. Теоретический материал статьи подкреплен рядом наглядных примеров работы данного метода, демонстрирующих его практичность. Также приведен пример верификации свойств, сформулированных на основе предложенного метода, для конкретной модели.

39. Эргономичный голосовой интерфейс управления антропоморфным роботом [№4 за 2015 год]
Авторы: Михайлюк М.В., Торгашев М.А., Омельченко Д.В.
Просмотров: 8391
Антропоморфные роботы (роботы, по своему строению похожие на человека) находят широкое применение в различных областях научной и хозяйственной деятельности. Это объясняется не только психологическими моментами, но и тем, что многие объекты, созданные человеком, приспособлены для манипулирования именно его руками. Однако эргономичное управление такими роботами является серьезной и актуальной проблемой. Стандартные компьютерные интерфейсные устройства (клавиатура, мышь, джойстик и т.д.) не обеспечивают достаточный уровень эргономики. Использование пультов управления тоже затруднительно, так как каждый управляющий элемент пульта обычно воздействует на один шарнир робота. В качестве альтернативы для управления часто используют экзоскелеты, представляющие собой жесткие шарнирные конструкции, надеваемые оператором и соответствующие строению человеческого тела. С помощью экзоскелета можно реализовать так называемый копирующий режим управления, при котором робот будет в точности повторять движения оператора. Тем не менее, использование экзоскелета часто затруднительно в силу либо его большого веса, либо невозможности работы с ним в скафандре. В данной работе предлагается голосовой интерфейс управления роботом. Идея заключается в том, что при произнесении оператором команды производится ее распознавание и в случае успеха запускается на выполнение заранее подготовленный скрипт, в соответствии с которым робот выполняет заданное действие. Апробация предложенных методов и алгоритмов показала возможность их успешного использования в качестве эргономичного интерфейса голосового управления антропоморфными роботами.

◄ ← Предыдущая | 1 | 2 | 3 | 4