Программные продукты и системы

Статьи из выпуска № 3 за 2012 год.

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

41. О применимости игровых моделей в задачах автоматизации взаимодействия сотрудников производственного предприятия [№3 за 2012 год]
Автор: Пейсахович Д.Г.
Просмотров: 8538
Рассматривается проблема применимости игровой модели для имитационного моделирования взаимодействия сотрудников научно-производственного предприятия в процессе внутрицехового планирования. При формировании условий, протоколов и регламентов взаимодействия персонала предприятия в интегрированной информационной среде хорошие результаты показывают современные технологии имитационного моделирования, позволяющие формировать и исследовать игровые модели взаимодействия. Так, в задаче производственного планирования удается построить ситуации, в которых динамически формируемые противоречия между участниками производственного процесса позволяют обеспечить более высокие технико-экономические показатели производства по отношению к результатам, получаемым с помощью решения оптимизационной задачи. Сделаны выводы на основании сравнения результатов имитационного моделирования игры между экономистом и технологом, представляющими разные цели оптимизации производственного расписания, и результатов построения плана, оптимизированного по выбранному критерию. Показано, что для некоторых случаев зависимости стоимости заказов от времени их исполнения моделирование игры между экономистом и технологом позволяет найти более выигрышные решения по сравнению с классическим оптимизационным планированием. Работа расширяет возможности применения модели взаимодействия в многоакторной интегрированной информационной среде предприятия и может быть полезна при разработке и внедрении автоматизированных интеллектуальных систем производственного планирования, в том числе построенных с использованием распределенных сетевых архитектур, мультиагентных технологий и эвристических алгоритмов поддержки принятия согласованных решений.

42. Разработка алгоритма параллельных вычислений для описания массопереноса в поре [№3 за 2012 год]
Авторы: Поветкин А.Д., Чан Хыу Куе, Кольцова Э.М.
Просмотров: 9224
Рассматривается модель на основе метода молекулярной динамики, описывающая перенос газа в порах малого размера. Учитываются два типа переноса вещества, происходящего внутри поры: диффузия Кнудсена и молекулярная диффузия. Для описания движения и взаимодействия молекул рассматриваются два варианта. В первом молекулы движутся по законам классической механики и взаимодействуют друг с другом, а также со стенкой по принципу абсолютно упругого удара. Принимается, что частицы могут сталкиваться со стенкой поры разными способами – зеркальным и диффузным, причем для каждого конкретного соударения способ определяется случайным образом, и соотношение количества соударений по обоим способам является одним из параметров модели. Во втором варианте взаимодействие молекул описывается с применением межмолекулярного потенциала взаимодействия Леннарда–Джонса. Расчет движения молекул проводится с привлечением алгоритмов параллельного вычисления. Организация параллельных вычислений осуществляется с применением технологии CUDA. Для хранения параметров частиц ис-пользуется трехмерный массив. Число ячеек массива соответствует числу частиц в системе. В каждой ячейке массива хранятся параметры какой-либо частицы (координаты, вектор скорости, вектор ускорения и тип). Отдельно существует одномерный массив типов. Количество элементов массива равно количеству типов частиц, присутствующих в системе. В ячейках хранятся параметры каждого из веществ, присутствующих в системе, – масса и радиус частицы, коэффициенты потенциала межмолекулярного взаимодействия. Для упорядочения элементов в массиве применяется алгоритм сортировки пузырьком, приспособленный для параллельной реализации и расширенный для трехмерного случая. Приведены основные блок-схемы расчета.

43. Создание комплекса программ на основе пространственной схемы взаимодействия объектов [№3 за 2012 год]
Авторы: Прохоров С.А., Куликовских И.М.
Просмотров: 10280
Рассматривается возможность создания комплекса программ для анализа данных в рамках систем интеллекту-ального анализа данных «Data Mining» со ступенчатой платформой анализа данных. В связи с этим предлагается новое решение для создания программных продуктов, ориентированных на поэтапную обработку исходной информации, в виде пространственной схемы взаимодействия объектов, которая позволит снизить временные и ресурсные затраты на получение конечного программного продукта. Разработанная пространственная схема построена на основании следующих базовых понятий: пространство функциональных преобразований, пространство функциональных расширений, пространство характеристических расширений; ключ перехода от одного пространства к другому на различных уровнях. На основе разработанной пространственной схемы создана структурная схема комплекса про-грамм для корреляционно-спектрального интеллектуального анализа данных, который, согласно проведенному ана-лизу рынка аналогичных продуктов, является уникальным с точки зрения класса решаемых задач. Математические модели, положенные в основу данного программного продукта, основаны на методе ортогональных разложений функциональных характеристик в ряды Фурье, а для реализации скрытого уровня анализа данных была создана тех-нология аналитической обработки данных, содержанием которой являются организация функционирования и реали-зация созданных механизмов поиска скрытых закономерностей. Применение пространственной схемы взаимодействия объектов позволяет снизить трудоемкость разработки программного обеспечения автоматизированных систем научных исследований, обработки информации и управления и может быть рекомендовано как разработчикам авто-матизированных систем – программистам, так и аналитикам, занимающимся проектированием сложных програм- мных комплексов.

44. Система планирования для производств с параллельной сборкой изделий [№3 за 2012 год]
Авторы: Сидоренко А.М., Хоботов Е.Н., Мелкишев В.Н.
Просмотров: 10234
Предлагаются идеи и алгоритм построения планов и расписаний работ на уровне предприятий. Рассматривается вычислительная схема алгоритма для построения расписаний работ по обработке комплектующих деталей и сборке из них узлов в механосборочных цехах предприятия, а также структура системы планирования и построения расписаний работ для предприятий, созданная с использованием предлагаемого алгоритма. Для проверки работоспособности предложенных алгоритмов и программного прототипа системы был проведен ряд вычислительных экспериментов, показавших их достаточно высокую эффективность. Создание на основе таких алгоритмов систем планирования и построения расписаний работ для предприятий может значительно повысить эффективность производства.

45. Многофункциональный имитатор нейронных сетей [№3 за 2012 год]
Автор: Солдатова О.П.
Просмотров: 13867
Описывается нейроимитатор, реализующий модели многослойного персептрона, радиально-базисных сетей и нечетких нейронных сетей. Исследована эффективность использования нейроимитатора для решения задач класси-фикации и прогнозирования. Уделено внимание разбору гибридных моделей нейронных сетей и систем нечеткого вывода, основанных на продукционных правилах «если – то». Рассмотрены базы знаний в системе нечеткого вывода Мамдани–Заде, модели нечеткого вывода TSK, модели Цукамото, модели нечеткой продукционной сети Ванга–Менделя. На основе указанных моделей реализован программный комплекс, позволяющий проверить точность вы-числений при решении задач классификации и прогнозирования. Сравнение результатов проводилось на одних и тех же данных в нескольких сериях с разными значениями параметров нейронных сетей, чтобы выявить среднюю величину погрешности на каждом из типов задач. Сравнение точности полученного результата осуществлялось по значениям функции ошибки, среднеквадратической и приведенной погрешностям. При решении задач классификации наилучшие результаты показали сети Ванга–Менделя и TSK. При исследовании эффективности решения задачи прогнозирования наилучшие результаты показали сети, реализующие модели Мамдани–Заде и Цукамото. Подобный пример наглядно демонстрирует, что невозможно выбрать одну оптимальную модель и что для задач разных классов нужно использовать разные модели, наиболее подходящие под условия конкретной задачи.

46. Метод поддержки принятия решений по управлению временными аспектами проектов на промышленных предприятиях [№3 за 2012 год]
Авторы: Стоянова О.В., Васицына А.И.
Просмотров: 11886
Рассмотрен метод поддержки принятия решений по управлению временными характеристиками проектов, реа-лизуемых на промышленных предприятиях. Данный метод основан на построении и использовании темпорально-логической модели проекта, позволяющей получить формализованное описание качественных временных отношений между отдельными этапами проекта. Описаны алгоритмы и инструменты, используемые в процессе построения данной модели, алгоритмы расчетов временных характеристик проектов и возможности использования результатов моделирования для поддержки принятия решений. Предложена матрица выбора вида временной структуры и способов ее описания в зависимости от характеристик проекта, необходимости моделирования мгновенных событий, типов отношений между этапами и прочих факторов. Показано, что для сложных проектов предпочтителен выбор овеществленной временной логики для интервальной или точечно-интервальной структуры времени. Особенности каждой из перечисленных временных структур учтены в алгоритмах построения модели и формулах расчета ее па-раметров. Приведены результаты имитационных вычислительных экспериментов, направленных на исследование эффективности работы метода при решении различных задач поддержки принятия решений в планировании структуры проекта, оптимизации его длительности, повышении управляемости. Показано, что для получения удовлетво-рительных результатов необходимо обратить особое внимание на подготовку описания отношений между этапами проекта в терминах используемой временной логики, то есть работе на начальных этапах предлагаемого метода. Для этого могут использоваться известные инструменты с учетом отмеченных в работе особенностей их применения для данной задачи. В целом метод может быть рекомендован в качестве инструмента поддержки принятия решений по управлению проектами со сложной стационарной структурой. Для проектов с нестационарной структурой он может использоваться для построения и анализа моделей проекта на отдельных интервалах, где принимается истинность условия стационарности его структуры.

47. Повышение коэффициента сохранения эффективности вычислительного комплекса при использовании средств виртуализации [№3 за 2012 год]
Автор: Тетюшев А.В.
Просмотров: 10840
Дается математическое описание эффекта повышения коэффициента сохранения эффективности вычислительной системы при использовании средств виртуализации в случае выполнения определенных условий. Эти условия определяются выигрышем производительности виртуальной системы по сравнению с физической системой на этапе обработки данных. Именно выигрыш в производительности виртуальной системы (сервиса) для определенных вычислительных задач может использоваться как весовой коэффициент, определяющий надежность всего вычисли-тельного комплекса. Для доказательства теоретических исследований был поставлен эксперимент, который включал локальную вы-числительную сеть с физическим сервером и несколько рабочих станций. На физическом сервере был поднят вирту-альный сервер. Во время эксперимента серверы перенастраивались таким образом, чтобы виртуальная система пре-вышала физическую на этапе обработки данных. Измерения производительности серверов осуществлялись с помощью программных агентов Ziff-Davis «NetBench». Результат эксперимента показал выполнимость условия, при котором производительность виртуальной системы может превысить физическую на этапе обработки данных. В этом случае общая надежность комплекса увеличивается, причем без применения дополнительных средств. Ценность данного исследования в том, что на основе виртуальных серверов (служб) можно разрабатывать высо-конадежные вычислительные комплексы, сопоставимые по надежности с существующими, но имеющие гораздо меньшую стоимость.

48. Технология синтеза стереороликов высокого разрешения в системе трехмерной визуализации реального времени [№3 за 2012 год]
Авторы: Торгашев М.А., Тимохин П.Ю.
Просмотров: 8813
Описывается технология синтеза видеофайлов высокого разрешения, позволяющая в рамках системы визуализа-ции реального времени получать видеоролики высокого качества в различных стереоформатах. Поддерживаются такие стереоформаты, как анаглифический, чересстрочный, форматы вертикальной и горизонтальной стереопары и формат для автостереоскопических мониторов Philips. Предложенная технология позволяет фиксировать в реальном режиме времени процесс тренировки, а затем синтезировать высококачественный видеоматериал, иллюстрирующий записанный процесс. Подробно рассмотрена соответствующая схема синтеза видеороликов на основе файлов записи тренировок, предложены соответствующие структуры данных и алгоритм их обработки. Отдельно рассмотрены этап записи видеороликов и связанные с ним вопросы синтеза изображения высокого разрешения в видеопамяти, устра-нения визуальных дефектов, обусловленных дискретностью изображения, вопросы сжатия видеоинформации и ее записи в файл. Программный модуль, разработанный на основе предложенных в статье технологий, может найти применение для решения широкого круга задач, где требуется синтез высококачественного видеоматериала, в том числе при построении имитационно-тренажерных комплексов, обучающих систем и игровых приложений.

49. Основные этапы создания интеллектуальных обучающих систем [№3 за 2012 год]
Автор: Трембач В.М.
Просмотров: 20449
Основу современного непрерывного образования и его эффективность определяют электронные системы обуче-ния. Лидирующие позиции среди них постепенно занимают интеллектуальные обучающие системы (ИОС). В статье рассматриваются основные этапы создания ИОС. Дается краткая история электронных систем обучения, описываются появление и развитие ИОС. Показана структура ИОС на основе агентно-ориентированного подхода. В качестве основных этапов создания системы выделены вербальное описание предметной области, структурирование вербаль-ного описания предметной области с целью формирования учебных объектов, формирование метаданных об учебных объектах, создание базы знаний ИОС и тестовых объектов (заданий) для оценки изучения учебного объекта. В ИОС предлагается интегрированный подход к представлению знаний, позволяющий контролировать содержимое базы знаний через визуализацию. В статье описывается создание базы знаний об учебных объектах с применением сетей Петри. Использование формальных методов в виде сетей Петри для синтеза баз знаний с корректным содер-жанием может стать основой компьютерных методов создания ИИС. Методы анализа описаний компетенций с при-менением дерева достижимости, матричной теории сетей Петри привлекают возможностью компьютеризации многих процессов. Рассмотрены существующие подходы к тестированию, показаны примеры современных систем тес-тирования. Автором предложено построение индивидуальной траектории тестирования, которая должна формиро-ваться в зависимости от имеющихся компетенций и используемых форм обучения.

50. Параллельные алгоритмы для анализа прочности наводороженных конструкций [№3 за 2012 год]
Авторы: Федотов В.П., Спевак Л.Ф., Нефедова О.А.
Просмотров: 9672
Предложена модель оценки водородной хрупкости плоских элементов металлических конструкций с дефектами. Известно, что в металлических деталях с дефектами распределение концентрации водорода существенно неравномерно – около дефектов формируются зоны повышенной концентрации с высоким давлением молекулярного водорода. Разработанная модель может использоваться при анализе процессов разрушения металлических конструкций, подверженных интенсивному внешнему воздействию. В этом случае внутреннее давление в дефектах растет достаточно быстро, что приводит к разрушению элементов конструкций. В основе модели лежит алгоритм решения связной диффузионно-деформационной задачи, которая включает в себя как уравнения, описывающие процессы диффузии водорода в напряженном поле, так и уравнения механики для тензоров напряжения и деформации, учитывающие влияние процесса диффузии. Решение деформационной задачи в рамках линейной теории упругости осуществляется с помощью модифицированного метода граничных элементов. Накопление водорода в окрестностях дефектов опи-сывается уравнением конвективной диффузии в поле высоких механических напряжений. Диффузионная задача также решается модифицированным методом граничных элементов. Решение связной задачи осуществляется по шагам по времени. На заключительном этапе расчетов на каждом шаге вычисляется давление молекулярного водорода в каждом из дефектов и выполняется проверка условия разрушения их границ. Для сокращения затрат машинного времени использовалась процедура распараллеливания счета. На базе алгоритма разработана программа с возможно-стью реализации на многопроцессорном вычислительном комплексе. В качестве иллюстрации предложенного алго-ритма была решена двухмерная задача диффузии водорода в окрестности дефекта – поры для металлического образца, находящегося под действием внешних растягивающих напряжений. Результаты расчетов показаны на графиках.

◄ ← Предыдущая | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | Следующая → ►