Программные продукты и системы

Статьи из выпуска № 2 за 2017 год.

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

1. Унифицированное описание функционирования информационных радиоэлектронных систем для оценки программного обеспечения учебно-тренировочных средств [№2 за 2017 год]
Авторы: Абу-Абед Ф.Н., Допира Р.В., Ищук И.Н., Брежнев Е.Ю., Потапов А.Н.
Просмотров: 9304
В настоящее время оценка ПО учебно-тренировочных средств выполняется по степени совпадения моделируемых процессов с реальными. Однако отсутствие универсальности описания механизмов функционирования эрготехнических информационных радиоэлектронных систем, для которых разрабатываются тренажные комплексы, не обеспечивает выработку инструментария для формирования стратегий их применения с учетом изменения условий функционирования, инвариантного к радиоэлектронным системам. Вследствие этого актуальным является унифицированное описание (представление) функционирования информационных радиоэлектронных систем, на основе которого предполагается создавать ПО их учебно-тренировочных средств. С учетом этого целью работы является унифицированное описание функционирования информационных радиоэлектронных систем, на основе которого в дальнейшем могла быть реализована оценка ПО их учебно-тренировочных средств. Унифицированное описание функционирования информационных радиоэлектронных си-стем основывается на едином подходе к их представлению в виде структурно-логических схем, отличительной особенностью которых является то, что в них учитываются радиочастотные (РЧ) взаимовоздействия с элементами среды, выраженные через РЧ-действия и РЧ-влияния, образующие причинно-следственные отношения РЧ-условий функционирования РЭС. Возможности осуществления радиоэлектронных систем функций выбора, распределения и перераспределения ресурсов зависият от заложенных в нем механизмов управляемости. Для построения структурно-логических схем функционирования эрготехнических радиоэлектронных систем, учитывающих операторскую деятельность, в работе отдельно рассмотрены механизмы их управляемости. В дальнейшем это позволяет разработать научно-методический аппарат оценки ПО учебно-тренировочных средств операторов управления воздушным движением по результатам экспертизы, а также, при представлении их как систем сложной иерархической структуры построения, по информационному полю рабочих мест операторов управления воздушным движением с использованием критерия Фишера-х2 и обобщенного закона распределения.

2. Рекурсивный алгоритм точного расчета ранговых критериев проверки статистических гипотез [№2 за 2017 год]
Авторы: Агамиров Л.В., Вестяк В.А., Агамиров В.Л.
Просмотров: 10196
В статье рассматривается методика генерации точных распределений ранговых непараметрических критериев средствами компьютерной комбинаторики. Актуальность работы обусловлена затруднениями в определении точных распределений критических значений ранговых критериев проверки статистических гипотез из-за того, что точные таблицы, рекуррентные формулы для многих критериев не существуют, а аппроксимации часто дают неудовлетворительный результат при ограниченных объемах наблюдений. Задача расчета распределения ранговых критериев заключается в переборе всех возможных вариантов перестановок выборок и в расчете ранговых статистик, а также накопленных частот их появления. Для ее решения разработана программа генерации перестановок элементов выборок ранговых непараметрических критериев, основанная на рекурсивном алгоритме прямого перебора вариантов перестановок вектора порядковых статистик со следующим ограничением числа вариантов: во всех вариантах перестановок элементы одной и той же выборки не могут меняться местами, что является универсальным условием для всех точных распределений ранговых критериев. В работе приводится ссылка на интернет-ресурс, содержащий программный комплекс реализации алгоритма расчета ранговых критериев. В данном комплексе рассмотрены четыре непараметрических критерия: двухвыборочный критерий Уилкоксона, критерий Лемана–Розенблатта, критерий серий и критерий Краскела–Уоллиса, точные распределения статистик которых представляют наибольший интерес для технических задач. Рассматриваемый алгоритм может быть использован и для других ранговых критериев проверки статистических гипотез. В работе представлена разработанная авторами реализация метода генерации точных распределений ранговых непараметрических критериев средствами компьютерной комбинаторики, основанная на рекурсивном прямом переборе вариантов перестановок вектора порядковых статистик с последующей фильтрацией результатов. Таким образом, решена задача определения критических значений ранговых непараметрических критериев для проверки статистических гипотез.

3. Обобщенно-периодические движения динамических и неавтономных периодических систем [№2 за 2017 год]
Авторы: Афанасьев А.П., Дзюба С.М., Емельянова И.И.
Просмотров: 4235
Настоящий обзор посвящен истории изучения ситуации общего положения движений динамических и неавто-номных периодических систем, поскольку, как оказалось, полное и подробное описание ситуации общего положения позволяет решить проблему построения обобщенно-периодических движений динамических и неавтономных периодических систем. Необходимость численного изучения указанных систем объясняется тем, что подавляющее большинство моделей реальных технических, биологических, экономических и др. процессов описываются именно такими системами. В автономном случае обобщенно-периодическое движение эквивалентно классическому рекуррентному движению, введенному и изученному еще Дж. Биркгофом. С понятием рекуррентного движения прямо связано понятие минимального множества. Именно эти два понятия и определяют ситуацию общего положения классических динамических систем. Особое значение построение и исследование рекуррентных движений и минимальных множеств приобрели в связи с потребностями хаотической динамики и гиперболической теории. Однако еще до недавнего времени отсутствовали общие методы построения рекуррентных движений и минимальных множеств: все сводилось к построению аттракторов отдельных систем дифференциальных уравнений с полилинейной правой частью. Открытие же понятия обобщенно-периодического движения привело к созданию общего метода построения и исследования всех минимальных множеств, содержащихся в предельных множествах динамических систем. Более того, понятие обобщенно-периодического движения позволило перенести все основные понятия классической теории динамических систем на неав- тономные периодические системы и описать ситуацию общего положения в таких системах с единых позиций. Со- ответственно, появилась возможность прямого переноса метода построения рекуррентных движений на построение обобщенно-периодических движений неавтономных периодических систем, что позволило выполнять численное построение таких движений с единых позиций.

4. Программный комплекс для измерения времени аудио-моторных реакций операторов систем управления химико-технологическими процессами [№2 за 2017 год]
Авторы: Ахремчик О.Л., Базулев И.И.
Просмотров: 7554
Время сенсорно-моторной реакции оператора является основой для выбора моделей представления информации и стратегии управления химико-технологическим процессом на основе минимизации потерь в ходе человеко-машинного взаимодействия. Широкое применение звуковых сигналов для формирования сообщений аварийной и предупредительной сигнализаций диктует необходимость разработки методов и средств контроля времени аудио-моторных реакций. В статье рассматриваются структура, функциональные характеристики и основные составляющие программного комплекса для измерения времени простых аудио-моторных реакций оператора системы управления. Исходя из концепции структурного программирования для реализации комплекса выбираются средства среды Delphi. Описываются типы экранных форм программного комплекса и возможные действия оператора с их использованием. В качестве настроечных параметров комплекса предлагается использовать тип звукового сигнала, интервал времени, определяющий момент предъявления сигнала, число предъявлений сигнала, а в качестве стимулов при измерении – тональные сигналы разной частоты. В ходе измерения заполняются и используются БД звуковых сигналов, операторов и результатов измерений. Предполагается применение программного комплекса для работы в составе системы управления химико-технологическим процессом. Комплекс может рассматриваться как инструмент для косвенной оценки состояния центральной нервной системы оператора. Основой передачи результатов измерения другим программным системам является сохранение результатов в форматах *.cds и *.txt. Результаты апробации комплекса показывают, что характер влияния совокупности внешних факторов на время аудио-моторной реакции оператора носит мультипликативный характер.

5. Эффективный метод блочного кодирования двухуровневых изображений [№2 за 2017 год]
Автор: Бакулина М.П.
Просмотров: 4852
Эффективное сжатие изображений без потери качества – одна из важных задач теории информации, имеющая широкое практическое применение. Известно, что любое цифровое изображение можно представить последовательностью сообщений. Для выбора таких сообщений существуют многочисленные способы. Единственное требование к ним – обеспечение возможности восстановления точной копии исходного изображения из последовательности сообщений. Один из способов выбора сообщений состоит в том, что смежные элементы изображения группируются в блоки, которые затем кодируются в соответствии с вероятностями их появления. При этом для наиболее вероятных конфигураций блоков используются короткие кодовые слова, а для менее вероятных – длинные, в результате чего в среднем достигается сжатие данных. Такой тип кодирования называется блочным. Применяя метод блочного кодирования, можно добиться эффективного сжатия без потери качества двухуровневых (бинарных) изображений, где каждый элемент изображения может быть либо черным, либо белым. Решению этой задачи и посвящена данная статья. Любое двухуровневое изображение рассматривается как множество примыкающих друг к другу прямоугольных блоков определенного размера. Эти блоки образуют совокупность сообщений, характеризующую изображение. Применив к совокупности блоков оптимальный код Хаффмана, можно добиться наибольшего сжатия данных. Однако для блоков размером более 3×3 совокупность сообщений оказывается очень большой, и использование кода Хаффмана становится неэффективным. Кроме того, статистический анализ конфигураций блоков для двухуровневых изображений показывает, что блок, состоящий из белых элементов, имеет достаточно высокую вероятность. Исходя из этого наблюдения и применяя известный оптимальный код, в данной работе предлагается эффективный двухэтапный метод блочного кодирования для двухуровневых изображений. Найдены оптимальные размеры блока, используемые на первом этапе кодирования, а также проведено сравнение экспериментальных результатов сжатия построенного алгоритма с результатами сжатия известного блочного алгоритма JPEG, которое подтвердило эффективность предложенного метода.

6. Effective algorithm for constructing associative rules [№2 за 2017 год]
Author: Billig V.A.
Просмотров: 10326
Конструирование ассоциативных правил является одним из наиболее важных алгоритмов извлечения знаний из БД. Все современные алгоритмы так или иначе связаны с алгоритмом Apriori, предложенным в работах Р. Агравала и его соавторов, опубликованных более чем 20 лет назад и ставших сегодня классикой. Известные эффективные реализации алгоритма связаны со сжатием БД и представлением структуры данных в виде дерева, что позволяет эффективно вычислять поддержку ассоциативных правил и другие их характеристики. Предлагаемый алгоритм ConApriori не использует вышеназванную идею. Транзакции БД рассматриваются как перечисление, заданное шкалой. Это позволяет практически мгновенно вычислять базисную для алгоритма операцию, определяющую, является ли некоторое множество подмножеством другого множества. Вычисления сводятся к нескольким логическим командам компьютера. Перечисление позволяет также рассматривать транзакцию во внутреннем представлении как одно или несколько чисел, сохраняя в то же время смысл элементов транзакции в их внешнем представлении. Другая идея, используемая в алгоритме, позволяет конструировать большинство достоверных правил на основе ранее построенных достоверных правил. В статье дается обоснование корректности алгоритма и приводится оценка его сложности. Анализируется эф-фективность алгоритма в сравнении с другими известными реализациями. Рассматривается также возможность распараллеливания алгоритма.

7. Сжатое представление строгих ассоциативных правил в анализе данных [№2 за 2017 год]
Авторы: Быкова В.В., Катаева А.В.
Просмотров: 9395
Современные методы и средства поиска ассоциативных правил в больших массивах данных приводят к значи- тельному множеству правил, многие из которых являются избыточными. Избыточные ассоциативные правила не представляют ценности, но могут вводить в заблуждение. Для решения этой проблемы предложен алгоритм MClose, являющийся модификацией алгоритма Close. Известно, что с помощью алгоритма Close можно построить минимаксный базис для строгих ассоциативных правил (правил с достоверностью 1). Минимаксный базис интересен для экспертов тем, что каждое входящее в него правило имеет минимальную посылку и максимальное следствие. Однако минимаксный базис может содержать избыточные ассоциативные правила. Алгоритм MClose позволяет в процессе построения минимаксного базиса устранять избыточные правила. Результирующий базис назван сжатым строгим базисом. Удаленные ассоциативные правила всегда можно получить из сжатого строгого базиса с сохранением их поддержки и достоверности без обращений к анализируемому массиву данных. Алгоритм MClose основан на соответствиях Галуа и выводимостях, подобных аксиомам Амстронга, которые используются в теории реляционных БД для функциональных зависимостей. Как показали вычислительные эксперименты, алгоритм MClose по времени работы сопоставим с алгоритмом Close. Однако он примерно в два раза уменьшает число ассоциативных правил минимаксного базиса. В работе дано описание программы, в которой представлены алгоритмы MClose и Close.

8. Уровни и правовая модель информационной безопасности (защиты информации) [№2 за 2017 год]
Авторы: Голубчиков С.В., Новиков В.К., Баранова А.В.
Просмотров: 14589
В контексте определения информации как стратегического ресурса любого государства, производительной силы и дорогого товара рассматриваются проблемы информационной безопасности (защиты информации). Для их разрешения одним из направлений деятельности государства является правовое регулирование. Так как информационная безопасность – это неотъемлемая часть общей и национальной безопасности, содержание которой базируется прежде всего на Конституции Российской Федерации, а также на основных базовых документах, в работе выделены уровни безопасности, дано понятие жизненно важных интересов, вытекающее из понятия безопасности. Формулируются важнейшие задачи обеспечения информационной безопасности Российской Федерации. Задаются направления обеспечения информационной безопасности, а также организационно-технические мероприятия по защите информации в общегосударственных информационных и телекоммуникационных системах. Предлагается к рассмотрению разработанная правовая модель обеспечения информационной безопасности, где выделены объекты защиты информации: персональные данные человека, различные технические средства, ПО, информационно-технические системы, документы и др. В работе делается вывод о том, что информационная безопасность является составной частью общей и национальной безопасности и охватывает все сферы деятельности.

9. Программный комплекс решения задачи кластеризации [№2 за 2017 год]
Авторы: Григораш А.С., Курейчик В.М., Курейчик В.В.
Просмотров: 10111
В последнее время информационные технологии неуклонно развиваются. В связи с этим стремительно увеличиваются объемы банков данных, обрабатывать которые с каждым днем становится все сложнее. Актуальным направлением обработки больших массивов данных является их интеллектуальный анализ, методы которого позволяют обнаруживать в наборах данных неявные закономерности. Одна из основных задач интеллектуального анализа данных – задача кластеризации. Авторами статьи сформулирована ее постановка. Кластеризация является NP-полной, трудной задачей, поэтому необходимо разрабатывать нестандартные алгоритмы и методы для нахождения эффективного решения за полиномиальное время. Цель данной работы – построение программного комплекса для решения задачи кластеризации. Особенностью предлагаемого решения является использование модифицированных методов эволюционного моделирования и роевого интеллекта, которые адаптируются к изменениям внешней среды. Была выделена модификация для нахождения квазиоптимальных решений, позволившая значительно сократить время формирования кластеров. Разработаны модифицированные генетический, муравьиный и пчелиный алгоритмы, а также модель функционирования алгоритмов как единая система. Рассмотрена структура программного комплекса. Разработан интуитивный пользовательский интерфейс. Был проведен вычислительный эксперимент на банках данных различного объема. В ходе серии вычислительных экспериментов время выполнения кластеризации элементов приблизительно равно 9.4 сек. В среднем полученное значение отличается от оптимального на 3–5 %. В рамках данной работы оптимальное значение времени равно 8–9 сек. Вычислительный эксперимент выявил временную сложность разработанного комплекса, которая приблизительно равна O(n2).

10. Метод формирования множеств альтернативных вариантов построения подсистем, входящих в состав системы защиты от компьютерных атак [№2 за 2017 год]
Авторы: Дроботун Е.Б., Угловский Е.П., Замалтдинов И.Ш.
Просмотров: 7403
Построение рациональной системы защиты от компьютерных атак для информационно-вычислительной или автоматизированной системы предполагает формирование множества конфигураций системы защиты, состоящей, в свою очередь, из множества отдельных программных и программно-аппаратных компонентов, и дальнейший выбор из сформированного множества рационального варианта построения системы защиты от компьютерных атак по определенным критериям. При формировании данного множества, помимо соответствия системы защиты необходимым функциональным требованиям, следует учитывать как параметры самой защищаемой системы (ее структуру и многоуровневость построения), так и программную и аппаратную совместимость компонентов между собой, а также совместимость компонентов с программно-аппаратной платформой, на базе которой построена защищаемая система. В статье представлен один из подходов к формированию множества возможных вариантов построения системы защиты от компьютерных атак с учетом ее декомпозиции на три подсистемы: подсистему обнаружения компьютерных атак, подсистему противодействия компьютерным атакам и подсистему устранения последствий применения компьютерных атак.

| 1 | 2 | 3 | Следующая → ►