Программные продукты и системы

Статьи из выпуска № 3 за 2016 год.

Упорядочить результаты по: Дате публикации | Заголовку статьи | Авторам

1. 3D-моделирование методов съемки мобильными видеосистемами [№3 за 2016 год]
Авторы: Извозчикова В.В., Меженин А.В.
Просмотров: 6181
Проводимые исследования направлены на разработку виртуальных симуляторов, имитирующих реальные условия эксплуатации, для тестирования и моделирования методов съемки мобильными видеосистемами. При этом предполагается, что средствами 3D-графики эмулируются не только окружающая среда и условия съемки, но и сами видеосистемы: средства технического зрения, бортовые камеры роботов и беспилотных летательных аппаратов. Использование таких симуляторов позволит создавать, совершенствовать и тестировать различные алгоритмы прикладных интеллектуальных систем без создания сложных дорогостоящих стендов. Рассматриваются вопросы оценки качества работы систем распознавания и реконструкции, использующих для представления данных полигональную сетку. Для оценки качества реконструкции и точности получения полигональной сети в качестве математического аппарата предлагается использовать размерность Хаусдорфа. Приведены результаты апробации рассматриваемых методов: использование виртуальных сред и оценка подобия полигональных сеток. На этапе сегментации и нахождения вершин и отрезков исследуемых объектов продемонстрировано использование как реальных изображений, полученных реальной камерой, так и синтезированных. На этапе реконструкции для тестирования одной из систем реконструкции также был использован набор синтезированных изображений. Для оценки подобия полигональных объектов на основе размерности Хаусдорфа разработаны соответствующие функции и приведен результат их работы.

2. A numerical simulation of multi-spectral photo-acoustic imaging toward hematological analysis [№3 за 2016 год]
Authors: rinh Quang Duc, Nguyen Hoai Giang
Просмотров: 4745
Статья посвящена исследованиям возможности применения фотоакустической томографии и фотоакустической спектроскопии для неинвазивного клинического анализа крови. Для определения параметров, получаемых перспективными системами анализа крови, была разработана программа симуляции в среде Matlab. Оценка работоспособности предлагаемой техники проводилась на примере измерения глюкозы. Предположив, что глюкоза, карбамид, альбумин и γ-глобулин равномерно растворены в воде, была определена концентрация глюкозы в смеси при помощи возбуждающего источника света мощностью 300 мВт и выполнен анализ фотоакустического сигнала по методу Фурье. По результатам симуляции концентрация глюкозы под возбуждающим источником света составила 2,8 г/л при соблюдении следующих условий: фотоакустическое давление – 2.27 Па, высота мягких тканей – 10 мм, диаметр кровеносного сосуда – 1 мм.

3. Forecasting optimal duration of a beer main fermentation process using the Kalman filter [№3 за 2016 год]
Authors: Niyonsaba T., Pavlov V.A.
Просмотров: 4800
Одним из важнейших этапов в производстве пива является процесс главного брожения. На этой стадии пивное сусло превращается в молодое пиво, параметры пивного сусла изменяются, и качество молодого пива зависит от динамики изменения этих параметров. Процесс главного брожения продолжается 10 дней, что сопряжено со многими затратами. Основной целью данной статьи является исследование оптимального управления процессом главного брожения и обеспечение его минимальной продолжительности без ухудшения качества пива. Оптимальное управление процессом главного брожения выполняется фильтром Калмана. Фильтр Калмана оценивает переменные состояния процесса главного брожения с учетом характеристик случайных воздействий на входе объекта и фильтрует измерительный шум. На основе прогнозированного времени окончания процесса главного брожения определяются начальные параметры сырья и управление параметрами процесса главного брожения.

4. Агентный подход при моделировании лесопожарных ситуаций [№3 за 2016 год]
Автор: Яровой С.В.
Просмотров: 8615
В статье рассматривается задача моделирования лесопожарных ситуаций. Для ее решения предлагается использовать агентный подход совместно с технологией геоинформационных систем, что позволит объединить преимущества обоих направлений. Разработана мультиагентная модель, дающая возможность как прогнозировать распространение кромки лесного пожара, так и имитировать прямой метод тушения низового лесного пожара немеханизированными противопожарными отрядами. В качестве среды для агентов может быть выбран любой участок карты реальной местности. В предлагаемой модели используются два типа агентов. Агенты первого типа (A) представляют собой участки фронта распространения пожара и используются для моделирования поведения лесного пожара. В совокупности они представляют контур пожара на карте. Модель допускает наличие одновременно нескольких таких контуров, распространяющихся независимо друг от друга в различных частях карты. Агенты второго типа (B) имитируют действия противопожарных сил и оказывают воздействие на агентов первого типа. На основе предложенной модели был разработан программный комплекс, который предлагается использовать для решения широкого круга задач. Во-первых, система будет полезна для оперативного определения параметров распространения лесного низового пожара в лесных насаждениях, а также разработки комплекса мер по его предотвращению и по противодействию ему. Во-вторых, она может служить основой для учебно-тренажерных систем, предназначенных для обучения студентов вузов и техникумов лесохозяйственного профиля, работников лесохозяйственной отрасли и МЧС на курсах повышения квалификации в учебно-игровой форме основам тактики борьбы с лесными пожарами.

5. Алгоритм поиска оптимального расположения сенсоров для решения задачи мониторинга пространства [№3 за 2016 год]
Авторы: Кочкаров А.А., Яцкин Д.В.
Просмотров: 10121
Рассмотрены задача мониторинга пространства, переход к задаче обнаружения, а затем к задаче геометрического расположения сенсоров. Для решения поставленной задачи предлагается использовать децентрализованную сеть сенсоров. Устанавливаются отграничения и допущения, приводящие к задаче покрытия пространства. Проводится дискретизация задачи, обосновывается ее необходимость. Задача подробно рассматривается с математической точки зрения, разрабатывается алгоритм ее решения, оценивается его сложность. Проводится математическое и программное моделирование задачи. Разрабатывается программный комплекс, реализующий указанный алгоритм. По заданной карте местности и параметрам среды, а также с использованием ряда начальных условий, определяющихся физическими характеристиками сенсоров, программный комплекс позволяет рассчитать точки пространства, при размещении в которых устройств-обнаружителей задача мониторинга будет считаться решенной. На данном программном комплексе осуществлен ряд испытаний, показавших работоспособность, корректность и оптимальность разработанных подходов и алгоритма. Благодаря невысокой полиномиальной вычислительной сложности алгоритма, с помощью программного комплекса можно решать задачи мониторинга в конкретном случае и для больших зон мониторинга, и для сотен устройств-обнаружителей.

6. Аспектно-ориентированное программирование в контексте решения вопросов повышения эффективности экономических показателей IT-проектов [№3 за 2016 год]
Авторы: Гончаров А.А., Семенов Н.А.
Просмотров: 11511
Оценка бюджета разрабатываемого проекта, классификация расходов, планирование сроков разработки и анализ затрат сопровождаются неточностями и искажениями в силу того, что исходный код промышленных информационных систем характеризуется необоснованной сложностью, излишним дублированием, шаблонными ошибками, неопределенностью, наличием сильной взаимосвязи между модулями. Статья посвящена способу решения актуальной задачи повышения эффективности экономических показателей IT-проектов. В ней описан современный подход к проектированию крупных информационных систем с использованием аспектно-ориентированного программирования. Аспектно-ориентированное программирование является современным развитием объектно-ориентированного программирования и предназначено для отделения бизнес-логики информационных систем от сквозных функций. Бизнес-логика описывает реализацию бизнес-правил для конкретного промышленного предприятия. В статье подчеркнута актуальность использования аспектно-ориентированного программирования в крупных промышленных информационных системах, а также описаны его преимущества и недостатки с точки зрения наибольшей практической ценности. Предложен механизм, позволяющий абстрагировать бизнес-процессы предприятия на всех итерациях стадий проектирования и реализации ПО от несущественных (вспомогательных) аспектов системы. Кроме этого, в статье приводится практический пример использования аспектно-ориентированного программирования. Абстрагирование совокупности задач в аспекты позволяет получать корректное отображение связей между бизнес-процессами и требованиями к реализации объектов предметной области проектируемой информационной системы.

7. Безопасность баз данных: проблемы и перспективы [№3 за 2016 год]
Авторы: Полтавцева М.А., Хабаров А.Р.
Просмотров: 27780
Вопросы защиты данных являются критическими при обеспечении безопасности современных корпоративных систем. Статья посвящена сложившейся ситуации в области безопасности данных, находящихся под управлением систем БД. Сделан обзор существующих работ на указанную тему как отечественных, так и зарубежных авторов. Рассмотрены этапы эволюции систем защиты информации в СУБД. Выделены современные комплексные проблемы в области защиты данных теоретического и практического характера. При анализе проблем безопасности учтены новые направления развития СУБД, такие как in memory и NoSQL-решения. В статье выделены особенности БД с точки зрения информационной безопасности по отношению к другим видам ПО. Предложено базовое деление уязвимостей СУБД на основании выделенных особенностей. Сформулированы перспективные пути исследований и развития систем защиты для построения надежных и защищенных серверов по обработке информации.

8. Влияние внешних дестабилизирующих факторов на величину низкочастотного шума интегральных схем [№3 за 2016 год]
Авторы: Горлов М.И., Жуков Д.М.
Просмотров: 6988
В статье представлены результаты экспериментов по измерению низкочастотного шума напряжения на выводах интегральных схем в зависимости от температуры окружающей среды, а также до и после воздействия электростатическими разрядами. Полученные данные показывают, что низкочастотный шум может являться информативным параметром для диагностики и разбраковки интегральных схем по надежности. Низкочастотный шум достаточно заметно изменяется под влиянием внешних воздействий. Величина этого изменения зависит от состояния интегральной схемы. Ряд экспериментов, проведенных авторами статьи, доказывает данный факт. Так, например, имеет место накопительное действие электростатических разрядов, то есть каждый последующий разряд влияет на величину шума сильнее предыдущего. Зависимость низкочастотного шума от температуры говорит о том, что изменение внутреннего состояния интегральной схемы приводит к изменению величины данного вида шума. Такая зависимость дает основания предполагать, что низкочастотный шум может выступать индикатором любого внешнего воздействия, вызывающего изменение состояния внутренней структуры интегральной схемы. О чувствительности низкочастотного шума как информативного параметра говорит также изменение его величины при отжиге электростатических дефектов, рассмотренном в статье. После отжига дефекты, внесенные электростатическими разрядами, частично или полностью устраняются, так что изменение шума после отжига говорит о прямой зависимости его величины от внутреннего состояния структуры интегральной схемы. Таким образом, эксперименты, показывающие прямую связь величины шума и внутреннего состояния интегральной схемы, позволяют разрабатывать методы сравнительных испытаний и разбраковки интегральных схем по надежности. В статье представлен способ сравнительной оценки качества и надежности двух и более партий интегральных схем, разработанный на основе полученных данных.

9. Вычислительные процедуры обработки неточной временной информации [№3 за 2016 год]
Авторы: Фомин В.В., Мальцев С.В.
Просмотров: 8305
В статье представлены результаты обширного исследования, обусловленного практической потребностью повышения эффективности методов представления, алгоритмов извлечения, обработки нечетких темпоральных данных. Акцент делается на онтологических моделях процессов прогнозирования и интерпретации при взаимодействии с неточной временной информацией. Предлагаются методология хранения данных, а также модели и унифицированные процедуры извлечения нечеткой информации. Непосредственно затрагивается вопрос о прагматике алгоритмов представления темпоральных данных через новый инструмент так называемой возможностной темпоральной информации в аналитических системах, где параметры неточности и оперативности являются критическими условиями в принятии бизнес-решений. Предлагаются решения проблем хранения и извлечения неточной временной информации за счет построения модели обработки нечетко-темпоральных отношений между временными точками и/или интервалами. Представлена концепция анализа и представления нечеткой темпоральности в рамках развития модели темпоральных реляционных БД с учетом критериев неточности, неоднозначности, неопределенности. Разработана алгебра возможностных отношений точек и/или интервалов, в ее рамках определены понятия возможностной временной точки и возможностного интервала, введены соответствующие значения возможностных временных точек и интервалов. Представлен фрагмент формализованного алгоритма реализации алгебры на примере расширения одного из отношений. Предлагается подход к разработке и моделированию нечеткого темпорального домена и отношений между возможностными интервалами и моментами времени. Дано описание реализованной библиотеки алгоритмов обработки отношений возможностных временных точек и/или интервалов, а также соответствующих процедур и функций на платформе стандарта SQL. Представлены результаты внедрения библиотеки алгоритмов при реализации коммерческого проекта аналитической системы для телекоммуникационной компании, а также определены направления дальнейшего развития прикладного инструментария, основанного на теории нечетко-темпоральной модели.

10. Естественно-языковой пользовательский интерфейс диалоговой системы [№3 за 2016 год]
Авторы: Посевкин Р.В., Бессмертный И.А.
Просмотров: 13409
Множество людей ежедневно взаимодействуют с различными программными системами. В результате внедрения компьютерных систем во все сферы человеческой жизни все больше проявляется проблема перехода от визуальных и командных интерфейсов к естественно-языковым. В статье рассмотрены методы компьютерной лингвистики и обработки естественного языка. Представлено полное описание всех стадий обработки естественного языка, таких как морфологический, синтаксический и семантический анализ. Рассмотрен ограниченный язык как подмножество естественного языка, на котором текст хорошо воспринимается носителем естественного языка без дополнительных усилий. Подобное решение позволяет сократить время анализа естественно-языковых элементов в диалоговой системе, а также помогает избежать неоднозначностей на лингвистическом уровне. Методы для работы с естественным языком могут применяться в программных системах машинного перевода, поисковых системах, системах автоматического реферирования и в экспертных системах. Представлено формальное описание диалоговой системы в контексте марковского процесса принятия решений. Разработан прототип естественно-языкового пользовательского интерфейса, который производит преобразования пользовательского запроса на естественном языке в SQL-запрос к БД. Интерфейс взаимодействует с БД, содержащей информацию о существующих программных библиотеках и фреймворках. Таким образом, использование методов обработки естественного языка позволяет разработать естественно-языковой пользовательский интерфейс для взаимодействия с диалоговой системой.

| 1 | 2 | 3 | 4 | Следующая → ►