Программные продукты и системы

Статьи из выпуска № 2 за 2020 год.

Упорядочить результаты по: Дате публикации | Заголовку статьи | Авторам

1. Trapper: программный пакет для создания загрузочных образов, предназначенных для использования в IBM PC-совместимых компьютерных системах [№2 за 2020 год]
Author: Y.I. Klimiankou
Просмотров: 3432
В статье представлен обзор процесса начальной загрузки IBM PC-совместимых компьютерных систем и предложена архитектура программного пакета предназначенного для создания загрузочных образов, которые необходимы для подготовки и запуска операционной системы, и ориентированного на поддержку загрузки операционных систем с альтернативными архитектурами, такими как микроядроядерные, экзоядреные и многоядерные ОС. Данная система представляется в виде трех отдельных наборов независимых загрузочных модулей, дополненных приложением Boot Image Builder, предназначенным для создания загрузочных образов операционной системы путем интеграции загрузочных модулей в единый бинарный образ и связывания их друг с другом для организации целостной цепочки загрузчиков, необходимой для приведения операционной системы в работоспособное состояние. Архитектура предлагаемой программной системы отражает принципиальные этапы процесса загрузки компьютерной системы. Каждый набор загрузочных модулей связан с определенным этапом загрузки и образует слой, решающий свой собственный четко определенный набор задач и опирающийся на четко определенные межслойные интерфейсы для строгой изоляции зависимостей от загрузочного устройства, нижележащего встроенного программного обеспечения и специфики загружаемой операционной системы. В статье представлена реализация предлагаемой архитектуры для генерации загрузочных образов, созданная для исследовательской многоядерной операционной системы, а также объясняется процесс загрузки последней. Кроме того, предложена идея полного отделения кода инициализации от кода ядра операционной системы и его перемещения в независимый модуль загрузчика ОС. Следование этой идее при-водит к исключению мертвогокода, связанного с инициализацией, из ядра ОС. В традиционных операционных системах такой код выполняется единожды при загрузке системы, однако, будучи частью исполняемого двоичного образа ядра, продолжает занимать память на всем протяжении работы компьютерной системы, вплоть до завершения ее работы.

2. Анализ методов интеграции для разработки информационно-аналитических систем по свойствам неорганических соединений [№2 за 2020 год]
Авторы: Дударев В.А., Темкин И.О., Корнюшко В.Ф.
Просмотров: 5162
В статье рассматривается применение системного анализа для формализации информационных процессов, протекающих в интегрируемых информационных системах, и разработки системы рекомендаций для выбора одного из методов интеграции при решении практических задач консолидации информационных систем. Анализ начинается с выделения базовых информационных процессов, протекающих в локальных информационных системах, затем идет наблюдение за их трансформацией в интегрированных системах, построенных с использованием трех методов консолидации: интеграции корпоративных приложений (Enterprise Application Integration, EAI), интеграции корпоративной информации (Enterprise Information Integration, EII) и ПО для извлечения, преобразования и загрузки данных (Extract, Transform, Load – ETL), основанного на технологии хранилищ данных. Осуществлен синтез обобщенной схемы методов интеграции гетерогенных информационных систем, и на ее основе выполнено сравнение методов с использованием десяти критериев. По итогам сравнения предложены рекомендации по выбору предпочтительного метода интеграции гетерогенных информационных систем. Отмечается возможность совместного использования методов ETL и EII для достижения оптимальной скорости работы источника интегрированных данных. Поскольку ни один из методов не покрывает всех потребностей, возникающих при консолидации информационных систем, предлагается методология их совместного использования для наиболее тесной интеграции информационных систем. Кратко рассматриваются результаты практического применения разработанной методологии интеграции для консолидации информационных систем в области неорганического материаловедения, как отечественных, так и зарубежных: описывается набор созданных web-сервисов, являющихся основным техническим средством, обеспечивающим взаимодействие распределенных кроссплатформенных информационных систем по свойствам неорганических веществ для консолидации данных, и пользовательский интерфейс единой точки входа www.imet-db.ru, позволяющий любому пользователю осуществлять поиск и просмотр информации по свойствам содержащихся в интегрируемых информационных системах веществ.

3. Архитектура и режимы функционирования системы поддержки принятия решений по диспетчерско-организационному управлению объектами газоснабжения [№2 за 2020 год]
Автор: Кантюков Р.Р.
Просмотров: 4205
В статье описываются разработанная система поддержки принятия решений по диспетчерско-организационному управлению объектами газоснабжения, ее архитектура, режимы функционирования и программно-информационное обеспечение. Система создана на универсальной программной платформе 1С:8 с открытой архитектурой. Архитектура системы поддержки принятия решений включает восемь программных модулей, а также автоматизированное рабочее место диспетчера центра, которое имеет подсистему визуализации процессов газоснабжения и газораспределения. Назначение системы поддержки принятия решений – обеспечить контроль за технологическим процессом транспорта газа, управление запорной арматурой с целью отключения ремонтных или аварийных участков региональной системы газоснабжения, предотвращение или локализация возможных аварий. Все данные, собранные системой на объектах региональной системы газоснабжения (крановые площадки, газораспределительные станции, головные газораспределительные пункты, шкафные распределительные пункты), передаются в диспетчерский центр на автоматизированное рабочее место и отображаются на мнемосхеме в удобной форме. Далее эта информация передается в центральную диспетчерскую, где на мнемосхеме отображается уже вся распределительная газопроводная система. Система поддержки принятия решений имеет инструменты взаимодействия с такими функционально-организационными автоматизированными системами, как автоматизированная система бухгалтерского и налогового учета, автоматизированная система мониторинга и обеспечения без-опасности объектов региональной системы газоснабжения, включая автоматизированную систему коммерческого учета расхода газа и управления устройствами контроля утечек газа в бытовых производственных помещениях, АСУ энергоресурсоэффективностью и контроллингом энергоресурсоэффективности, АСУ персоналом на основе повышения мотивации персонала к развитию информатизации и широкому применению средств информационно-компьютерных технологий. Разработанная система поддержки принятия решений по диспетчерско-организационному управлению объектами газоснабжения предназначена для принятия многоатрибутных и многокритериальных решений в задачах контроля и управления газораспределением между потребителями в региональных системах газоснабжения.

4. Архитектура системы предсказательного технического обслуживания сложных многообъектных систем в концепции Индустрии 4.0 [№2 за 2020 год]
Авторы: Сай Ван Квонг, Щербаков М.В.
Просмотров: 5060
Правильно сформированная стратегия технического обслуживания и ремонта оборудования играет критическую роль в современных экономических условиях, характеризующихся высоким уровнем конкуренции. В последнее время в рамках внедрения концепции Индустрия 4.0 в области организации технического обслуживания и ремонта сложных многообъектных систем наиболее перспективными представляются подходы, основанные на использовании передовых методов анализа больших массивов данных на базе инновационных технологий искусственного интеллекта. В основном речь идет о концепции предсказательного технического обслуживания, а именно о создании предсказательных моделей для предотвращения отказов оборудования. Такая стратегия технического обслуживания и ремонта позволяет переходить от грубого планового обеспечения к обеспечению функционирования по состоянию с учетом прогнозирования изменений состояния систем с целью достижения их максимальной производительности при минимальных затратах. В данной работе рассматриваются ключевые элементы для реализации концепции предсказательного технического обслуживания. В результате авторами предложена архитектура системы предсказательного технического обслуживания сложных многообъектных систем в концепции Индустрии 4.0. Система включает в себя три модуля: оффлайн-анализа накопленных данных, онлайн-анализа потоковых данных и поддержки принятия решений. Основными функциями первых двух модулей являются раннее обнаружение и прогнозирование отказов оборудования на основе обработки сенсорных данных с использованием методов машинного обучения. На основе информации, полученной из модуля онлайн-анализа, в модуле поддержки принятия решений формируются оптимальные решения при выборе стратегии воздействия на оборудование при необходимости. Такие решения соблюдают оптимальный баланс между затратами на проведение технологических воздействий и величиной потенциальных ущербов и рисков от отказа оборудования.

5. Контекстное ранжирование ответов по относительным метрикам в диалоговых системах помощи пользователям [№2 за 2020 год]
Автор: Гафуров Н.Р.
Просмотров: 3515
Предметом исследования являются диалоговые системы помощи пользователям веб-приложений или онбординг-системы. Рассматриваются диалоговые системы в целом, вероятные причины их текущей актуализации, условия целесообразности применения, их виды и обосновывается выбор вида для описываемой системы. Исследованы системы помощи, порождающие необходимость отвечать на вопросы пользователей исходя из обозреваемого в данный момент раздела или страницы веб-приложения, помимо учета семантической релевантности ответа запросу. При этом остается потребность в составлении универсальных ответов без учета дополнительных условий, относящихся ко всем страницам веб-приложения, для сокращения используемых объемов хранилищ данных и ускорения обработки поступающих запросов. В статье описываются статус-кво в области алгоритмов ранжирования, условия систем помощи для применения алгоритмов ранжирования и разработанный алгоритм контекстного ранжирования ответов по относительным метрикам в диалоговых системах помощи пользователям, приводится пример применения алгоритма. Целью статьи является описание алгоритма ранжирования ответов на запросы пользователей в соответствии с контекстом запроса в диалоговых системах, основанных на списках ответов. Данный алгоритм рекомендуется применять в диалоговых системах, основанных на списках, в которых релевантность запроса пользователя и ответов из списка основана не только на семантической близости запроса и ответа, но и на релевантности условий применения ответа из списка и условий, в которых пользователь находится в момент запроса. К таким системам, помимо систем помощи пользователям, относятся системы, работающие по принципу «обмен сообщениями как интерфейс» (messaging-as-an-interface). В заключении статьи обозначены перспективные направления дальнейших исследований.

6. Моделирование аутентификации пользователей по динамике нажатий клавиш в промышленных автоматизированных системах [№2 за 2020 год]
Авторы: Тумбинская М.В., Асадуллин Н.Ф., Муртазин Р.Р.
Просмотров: 3812
Современные промышленные автоматизированные системы управления используются повсеместно. Сложная архитектура таких систем, требования непрерывности процесса и доступа к сети Интернет делают их легкоуязвимыми для злоумышленников и кибератак. В настоящее время компоненты промышленных автоматизированных систем управления не являются полностью защищенными, следовательно, возникает потребность в их адекватной защите и повышении уровня информационной безопасности. Как показывает анализ предметной области, 82 % промышленных предприятий не могут противостоять внутреннему нарушителю, который стремится проникнуть в технологическую сеть из корпоративной. Получив доступ к технологическому сегменту сети, он имеет широкие возможности злонамеренного влияния на компоненты автоматизированных систем управления. В 2018 году количество новых уязвимостей в компонентах промышленных автоматизированных систем увеличилось на 30 % по сравнению с 2017 годом. Значительная доля уязвимостей в промышленных автоматизированных системах управления связана с некорректной аутентификацией или избыточными правами доступа пользователей. При этом больше половины уязвимостей могут эксплуатироваться удаленно. В статье представлен обзор уязвимостей информационной безопасности промышленных автоматизированных систем. На основе анализа предметной области авторы предлагают трехуровневую модель повышения точности аутентификации пользователей по динамике нажатия клавиш, которая позволит повысить уровень безопасности автоматизированных систем управления. Про-ведено экспериментальное исследование, показавшее высокую способность предложенной модели разграничения доступа для легальных пользователей и злоумышленников с учетом незначительных изменений параметров динамики нажатия клавиш повысить точность аутентификации пользователей. Достоверность аутентификации и пользователей на практике составила 97,5 %.

7. Моделирование столкновения двух атомов над поверхностью конденсированной фазы [№2 за 2020 год]
Авторы: Плетнев Л.В., Желтов С.А.
Просмотров: 4745
Испарение вещества с поверхности конденсированной фазы представляет интерес как с практической, так и с теоретической точек зрения. Описать процесс вылета атомов с поверхности конденсированной фазы на микроскопическом уровне можно только с помощью метода молекулярной динамики, метода Монте-Карло или уравнения Больцмана. В связи с этим возникает вопрос о распределении столкновений атомов над поверхностью конденсированной фазы. Для современной вычислительной техники моделирование испарения даже с микроскопических областей конденсированной фазы за малый промежуток времени – нереальная задача из-за большого объема вычислений. Существенную проблему представляет описание взаимодействия двух молекул в газовой фазе. В статье анализируется проблема столкновения двух атомов над поверхностью конденсированной фазы после вылета с ее ограниченной области. В компьютерных экспериментах использовалась модель жестких сфер. Моделирование методом Монте-Карло подразумевает статистическую обработку результатов достаточно большого числа экспериментов. Использование последовательных вычислений на стандартных CPU неэффективно с точки зрения времени выполнения программ. Последовательный алгоритм, реализующий моделирование столкновений 1 млн атомов, требует порядка 10 часов машинного времени. Для большей достоверности результатов желательно, чтобы в каждом эксперименте сталкивались как минимум 300 млн атомов. Алгоритм расчета обладает параллелизмом по данным и может быть адаптирован для параллельных вычислений на графических процессорах с архитектурой CUDA, что позволяет существенно снизить фактическое время выполнения программ и повысить достоверность результатов за счет увеличения количества разыгрываемых пар атомов.

8. Модифицированный алгоритм построения карты занятости по облаку точек от нескольких лидаров [№2 за 2020 год]
Автор: Шепель И.О.
Просмотров: 3955
В работе рассматривается проблема построения модели проходимости окружающего пространства по данным от нескольких сенсоров, установленных на роботизированной платформе. Эта проблема является ключевой для решения задачи автономного движения без использования какой-либо априорной информации о среде. Применение нескольких сенсоров обусловлено физическими ограничениями датчиков и необходимостью уменьшить размер слепых зон вокруг автономных роботизированных платформ. Целью работы является качественное улучшение алгоритма синтеза карты окружающего пространства путем добавления возможности обработки данных от нескольких независимых источников данных с их последующим комплексированием. В статье представлен алгоритм построения карты занятости для системы технического зрения, состоящей из нескольких разнесенных в пространстве лидаров. Предложен подход к объединению данных от различных сенсоров без требования аппаратной синхронизации данных. Такое объединение происходит на алгоритмическом уровне и не накладывает ограничений на количество сенсоров или на физическую природу их данных. Оно позволяет обрабатывать облака точек от сенсоров независимо друг от друга, тем самым уменьшая вычислительную сложность по сравнению с обработкой объединенного облака точек. Кроме того, представлено дополнение алгоритма трассировки лучей, которое учитывает размещение нескольких лидаров на роботизирован-ной платформе и объединяет поля зрения этих датчиков, что позволяет получить более полную модель проходимости окружающей среды. Описанный модифицированный алгоритм построения адаптивного буфера безопасности вокруг препятствий на карте занятости дает возможность планировать траекторию на равном удалении от объектов в сложных сценариях.

9. Настройка и обучение многослойного персептрона для задачи выделения дорожного покрытия на космических снимках города [№2 за 2020 год]
Авторы: Тормозов В.С., Василенко К.А., Золкин А.Л.
Просмотров: 4307
Статья посвящена применению нейросетевой модели многослойного персептрона к задаче выделения регионов дорожного покрытия на космических снимках городской среды. Решения ее в настоящее время востребованы государственными структурами и предприятиями, занимающимися регулированием транспортных потоков, перевозками в условиях города, а также обновлением географических данных и карт транспортной инфраструктуры. В существующих работах по данной тематике отмечалось, что методы классифицируют на автоматические и полуавтоматические. Подходы, предполагающие частичную вовлеченность человека в его работу, относят к полуавтоматическим. Оператор может задавать пороговые значения, настроечные параметры, отмечать регионы для детектирования и выполнять многие другие операции. Автоматические методы работают без участия человека и, следовательно, быстрее и дешевле полуавтоматических. В статье рассматривается и исследуется метод, применяющий многослойную нейронную сеть для автоматического выделения дорожного покрытия на космических снимках земной поверхности. Его работа основана на ограниченной выборке ранее отмеченных примеров дорожного полотна. Модель построена на основе многослойного персептрона. Входными значениями для рассматриваемого метода являются данные спутниковой съемки в цветовой модели RGB. Это дает возможность задействовать больше информационных каналов, работая с каждым из них отдельно. При этом учитывается контекст каналов пикселя – значения цветовых каналов соседних пикселей изображения. Рассматриваемый метод актуален, так как в связи с расширением улично-дорожной сети и за-стройкой городской среды происходят изменения, которые должны быть отражены в картографических данных. В рамках исследования выполнено соотнесение результатов работы метода с расположением дорожного покрытия улично-дорожной сети города.

10. О программном обеспечении для планирования мероприятий по снижению потерь мощности от несимметрии токов в сетях 0,4 кВ [№2 за 2020 год]
Авторы: Баламетов А.Б., Салимова А.К., Гаджиев Н.И., Баламетов Э.А.
Просмотров: 3972
Рост мощности электроприемников с нелинейным и несимметричным характером нагрузки ухудшает показатели качества электрической энергии в системах электроснабжения. В результате электрооборудование, рассчитанное на работу в электрической системе при определенном уровне характеристик электрической энергии, эксплуатируется в неэффективных режимах. Это приводит к снижению эффективности работы как самих систем электроснабжения, так и потребителей, подключенных к ним. В результате растет интерес к расчетам потерь мощности от несимметрии токов и напряжений в электрических сетях 0,4 кВ и к соответствующему ПО для оценки потерь мощности от несимметрии токов и напряжений в электрических сетях. Для определения показателей качества электроэнергии в электрических сетях 0,4 кВ проводились измерения с помощью прибора SIMEAS Q. Напряжение в фазах несимметрично и меняется в пределах 211–228 В, в то же время в конце фидера напряжение меняется в пределах от 145 до 228 В. Изменение активной мощности на головном участке фидера за сутки составляет 2–7 кВт, в фазах нагрузки варьируется в пределах 15–50 % от полной нагрузки, изменение реактивной мощности по фазам находится в пределах 0,8–1,6 кВАр. У потребителей с нелинейным и несимметричным характерами нагрузки, отдаленных от центра питания, уровни напряжения в течение 30 % времени дня меньше нормы. Авторы разработали программу для расчета несимметричных режимов и потерь мощности для четырехпроводных электрических сетей 0,38 кВ режимов с нулевым проводом. Проведен расчет потерь мощности для несимметричных режимов четырехпроводной электрической сети с нулевым проводом.

| 1 | 2 | 3 | Следующая → ►