Программные продукты и системы

Статьи из свежего выпуска

Упорядочить результаты по: Дате публикации | Заголовку статьи | Авторам

1. Автоматическое конфигурирование маршрутизаторов для управления настройками сетевой инфраструктуры [№1 за год]
Авторы: Фаткиева Р.Р., Судаков А.С.
Просмотров: 355
Современная сетевая инфраструктура включает в себя различные уровни и типы устройств, а также разнообразные протоколы и службы взаимодействия между ними. Это создает сложность в управлении и первоначальном конфигурировании устройств. При массовой настройке однотипных устройств увеличивается вероятность возникновения ошибки. Автоматическое конфигурирование большого количества сетевых устройств позволяет облегчить задачу администрирования, снизить вероятность ошибок и сократить время при развертывании большого количества узлов сети. В данной работе рассмотрены существующие подходы к конфигурированию сетевых устройств. Представлен разработанный метод автоматизации процесса конфигурирования маршрутизаторов с использованием теории конечных автоматов. Показано, что в контексте автоматической конфигурации маршрутизаторов конечные автоматы можно использовать для представления различных состояний и действий, которые могут возникнуть в процессе конфигурирования. Это позволяет разработать систему автоматизации процесса первоначальной настройки сетевой инфраструктуры. На базе представленного метода сформированы алгоритмы для автоматического обнаружения маршрутизаторов и их настройки, а также метод сбора информационных сообщений, появляющихся в процессе настройки устройства. Разработан программный комплекс в виде веб-приложения, позволяющий уменьшить время развертывания сетевой инфраструктуры. На практическом примере показана возможность поиска устройств в сети, анализа производителя оборудования по MAC-адресу, удаленного подключения к нему и автоматического конфигурирования маршрутизаторов компании MikroTik. Разработанный программный комплекс может быть использован для быстрой и удобной настройки маршрутизаторов в средних и больших организациях.

2. Анализ времени выполнения теста неравенства Белла для поиска информации [№1 за год]
Авторы: Альдарф Алаа, Шакер Алаа, Бессмертный И.А.
Просмотров: 359
Тест неравенства Белла повышает эффективность поиска информации и работы поисковых систем. Он упорядочивает полученные результаты на основе связей между словами, приоритезируя соответствующие ответы. Однако временные характеристики этого метода остаются неизученными, поскольку он работает медленнее метода TF-IDF. Методология исследования включает проведение экспериментов для анализа времени выполнения теста Белла и изучение различных аспектов самого теста и его компонентов. Эксперименты показывают, что вычисление матрицы HAL занимает значительную часть общего времени теста Белла, превышая 80 %. В работе также рассматривается использование библиотеки CuPy на графических процессорах для ускорения вычислений матрицы HAL, в результате выявлены лишь ограниченные преимущества ускорения на GPU из-за накладных расходов на передачу данных. В статье также представлен метод «сохранить и восстановить», который предполагает предварительное вычисление и сохранение матрицы HAL в БД с целью сокращения времени выполнения будущих запросов. Эффективность этого метода продемонстрирована на текстах с множеством повторяющихся слов, что приводит к более быстрому выполнению запросов по сравнению с повторным вычислением матрицы HAL для каждого запроса. Исследование имеет практическое значение для разработки эффективных систем поиска информации в реальном времени. Определяя основные компоненты, требующие много времени для выполнения теста Белла, особенно вычисление матрицы HAL, исследование выявляет потенциальные области для оптимизации и улучшения скорости и производительности поиска. Кроме того, внедренный метод «сохранить и восстановить» предлагает полезную стратегию для оптимизации систем поиска информации с текстами, содержащими повторяющийся контент.

3. Интеллектуальная система анализа транспортных потоков в автоматизированных системах управления дорожным движением [№1 за год]
Авторы: Хусаинов Р.М., Талипов Н.Г., Катасёв А.С., Шалаева Д.В.
Просмотров: 368
В статье представлены результаты разработки интеллектуальной системы анализа транспортных потоков. Для ее создания использованы математические расчеты траектории движения, скорости, определение инцидентов и сбор статистики, объектно-ориентированное программирование. Исходными данными являются изображения, взятые из записей камер видеонаблюдения, загруженных в сеть Интернет. Для соответствия нейронной сети YOLOv3 кадры видеопотока имеют разрешение 1 280720 и масштаб 16:9. Разработанная функциональная модель отображает структуру и функции интеллектуальной системы, а также потоки информации и материальных объектов, связывающих эти функции. Рассмотрены примеры работы системы анализа транспортного потока и выполнения поставленных задач, а также возможности ее дальнейшего применения. Проверка работы интеллектуальной системы и результаты ее использования для анализа транспортных потоков, прогнозирования и выявления инцидентов показали эффективность разработанного ПО и пригодность системы к решению поставленных задач. В ходе работы системы распознаны следующие объекты: автомобиль, грузовик, мотоцикл, велосипед, пешеход, а также такие инциденты, как ДТП, остановка, скопление машин, пробка. Достоверность (верное распознавание объектов транспортного потока) результатов исследования как собственных (подготовленных) видеоданных, так и загруженных из сети Интернет в интеллектуальной системе управления дорожным движением составила 85–90 %. Полученные результаты использованы для эффективного управления транспортными потоками, повышения пропускной способности улично-дорожной сети, предотвращения автомобильных заторов, уменьшения задержек в движении транспорта, повышения безопасности дорожного движения, оптимизации перевозочного процесса, ин-формирования участников дорожного движения о дорожно-транспортной ситуации и вариантах оптимального маршрута движения, обеспечения бесперебойного движения наземного городского пассажирского транспорта.

4. Информационная поддержка принятия решений при мониторинге состояния криогенного оборудования [№1 за год]
Автор: Солдатов Е.С.
Просмотров: 310
В статье рассмотрены вопросы информационной поддержки принятия решений при мониторинге состояния криогенного оборудования в интересах повышения безопасности и снижения потерь криогенного продукта в процессе его эксплуатации. Современные системы поддержки принятия технических и организационных решений в процессе мониторинга состояния криогенного емкостного оборудования не лишены недостатков. Так, не решена проблема получения в режиме реального времени информации о прогнозируемом времени хранения криогенного продукта с учетом технического состояния сосудов, изменяющихся условий окружающей среды и режимов эксплуатации. Данное исследование выполнено с применением методов структурного системного анализа, программной инженерии, вычислительной гидродинамики и теории надежности. Основным результатом является архитектура системы поддержки принятия решений в процессе мониторинга состояния криогенного оборудования, подключенного к единой беспроводной сети передачи данных. Функционал системы заключается в обеспечении удаленного мониторинга состояния криогенного емкостного оборудования, в том числе с возможностью на основе результатов компьютерного моделирования и статистических данных прогнозировать время бездренажного хранения криогенного продукта. Диспетчерский центр мониторинга организован в соответствии с концепцией цифрового двойника. Такой двойник использует компьютерные модели криогенного оборудования при организации его двустороннего информационного взаимодействия с объектом мониторинга. С применением разработанной системы поддержки принятия решений обеспечиваются своевременное оповещение ответственных лиц о потенциально опасных и аварийных ситуациях, накопление статистической информации о процессе бездренажного хранения криогенного продукта. В работе представлена принципиальная схема автономного устройства телеметрии транспортного криогенного оборудования на базе модуля телеметрии дальнего радиуса действия и маломощных автономных модулей телеметрии стационарного и транспортного криогенного оборудования, используемых в современных сенсорных сетях. Практическая значимость полученных результатов заключается в обеспечении возможности своевременного принятия превентивных мер по предотвращению потерь криогенного продукта в процессе хранения с недопустимостью возникновения взрывопожароопасных ситуаций.

5. Моделирование биотехнологических процессов с использованием математического аппарата искусственных нейронных сетей [№1 за год]
Авторы: Дударов С.П., Макляев И.В., Леметюйнен Ю.А., Гусева Е.В., Кареткин Б.А., Евдокимова С.А.
Просмотров: 241
Данная работа посвящена изучению и применению нейросетевых технологий и инструментов математического моделирования и компьютерного анализа в области биотехнологических процессов. Рассмотрены задачи моделирования процессов, возникающих при функционировании кишечной микрофлоры, то есть микроорганизмов, которые обитают в кишечнике человека и выполняют ряд важных функций для его здоровья. Для получения необходимых данных и построения моделей использованы различные показатели, собранные в ходе экспериментов с использованием ферментера. Исследования проводились при различных начальных условиях, то есть при разных концентрациях микроорганизмов и питательного субстрата, а также при различных компонентах среды. На полученных данных были сформированы две выборки – обучающая и тестовая. В качестве метода исследования выбрано нейросетевое моделирование. На основе обучающей и тестовой выборок проведено обучение нейросетевых моделей, которые затем были проверены на точность. В качестве структуры нейронной сети использован двухслойный перцептрон. В ходе работы получено специальное ПО, которое позволяет проводить нейросетевое моделирование биотехнологических процессов и получать математическое описание метаболических процессов бифидобактерий. С его помощью изучена взаимосвязь между исходными условиями, условиями, возникающими в процессе ферментации, и собственно метаболизмом бифидобактерий. Результаты моделирования подтвердили высокую эффективность и возможность применения нейросетевого подхода для моделирования биотехнологических процессов, а также перспективность использования нейросетевых моделей в рассмотренной предметной области. Благодаря своей универсальности и способности к обучению нейронные сети могут успешно применяться для анализа и описания протекания сложных процессов, в частности, метаболизма кишечной микро-флоры. Разработанное программно-алгоритмическое обеспечение позволяет получать модели, обладающие высокой точностью и надежностью. Это, в свою очередь, может быть использовано для разработки новых методов контроля и оптимизации биотехнологических процессов, а также для создания систем поддержки принятия решений. Таким образом, исследование, представленное в данной работе, имеет большую практическую значимость для развития методов моделирования и анализа биотехнологических процессов, что может играть важную роль для развития многих областей биотехнологии, включая производство бифидобактерий для пищевой промышленности и создание новых лекарственных препаратов.

6. Моделирование информационных процессов систем управления большими данными для решения задач кибербезопасности [№1 за год]
Авторы: Полтавцева М.А., Зегжда Д.П.
Просмотров: 377
Несовершенство классических моделей безопасности при их приложении к реальным системам обусловило развитие обратного подхода: моделирование систем различного класса для последующего дополнения их атрибутами безопасности. Решение задач обеспечения защищенности распределенных систем на основе таких моделей является сегодня динамически развивающейся областью научного знания. Данная статья посвящена моделированию гетерогенных систем управления большими данными для решения задач кибербезопасности. Авторы выделяют и учитывают такие ключевые особенности рассматриваемого класса систем, как использование гетеро-генных структур данных и ограничение инструментов манипулирования данными прежде всего в отношении грануляции функций безопасности при их реализации. Предложена новая графовая модель системы управления большими данными с использованием обобщенных операций над ними: объединение, разделение и преобразование. Вершины графа представляют собой структурированные фрагменты данных, а дуги – операции по их обработке вне зависимости от конкретного инструмента и типа преобразования. В отличие от аналогичных решений модель за счет обобщенных операций позволяет учесть преобразования данных внутри инструментов обработки, а также при передаче информации между ними, обеспечивая комплексное представление процесса обработки информации на уровне инженерии данных. Особенностью модели является и высокая степень возможности автоматизации ее построения на базе конкретной системы больших данных, что способствует поддержанию адекватности при эволюционных изменениях объекта моделирования. Представленная модель способствует решению широкого круга задач в области безопасности крупномасштабных гетерогенных систем управления большими данными, таких как контроль доступа, аудит, оценка защищенности. В качестве примера в работе показано использование предложенной модели для автоматизации анализа политик безопасности в данном классе систем.

7. Модификация алгоритма фронтального моделирования последствий аварийных выбросов на основе эмпирико-статистического подхода [№1 за год]
Авторы: Чернышев Л.О., Матвеев Ю.Н.
Просмотров: 202
В статье рассматривается эмпирико-статистический подход к построению клеточной модели для визуализации последствий выброса в атмосферу токсических веществ при локальном масштабе аварии. Показано, что в условиях априорной неопределенности исходных данных в вычислительном ядре супервизорной системы, воспроизводящей последствия аварийных выбросов, должна быть реализована двухконтурная схема обработки информации. Эффективность параметрического оценивания модели во внешнем контуре такой схемы существенно зависит от скорости и точности модельных вычислений, реализуемых алгоритмами внутреннего контура моделирования и визуализации последствий выброса. Проанализированы особенности процедур параметрического оценивания в условиях дефицита информации для продолженного выброса токсических веществ. Сформированы требования к альтернативной модификации алгоритма моделирования с учетом преимуществ эмпирико-статистического подхода. Дано краткое описание разработанного алгоритма: обоснован выбор 16-точечного шаблона моделирования, рассмотрены особенности эмпирической функции, модифицирующей поле расстояний в зависимости от углового направления ветрового массопереноса, детализирована блок-схема алгоритма и раскрыты основные соотношения, составляющие основу расчета карты расстояний с последующей оценкой верхних пределов концентрации загрязнителя. Выявлены преимущества и недостатки практической реализации алгоритма. Представлены результаты испытания алгоритма при отработке фактических экспериментальных данных на условном макете карты местности. Предлагаемый подход позволит повысить быстродействие алгоритма фронтального моделирования и снизить временные затраты на поиск опорного решения в двухконтурной схеме обработки ин-формации. Материалы статьи могут быть использованы для совершенствования функционала супервизорных систем поддержки принятия решений при ликвидации последствий аварийных выбросов.

8. Нейросетевая диагностика заболеваний сердечно-сосудистой системы на основе data-driven-метода [№1 за год]
Автор: Мосин С.Г.
Просмотров: 202
В работе рассмотрены способы диагностики заболеваний сердечно-сосудистой системы по электро-кардиограмме (ЭКГ) с применением методов искусственного интеллекта. Определены проблемы диагностики заболеваний сердечно-сосудистой системы модельно-ориентированными методами (model-driven methods). Предложен подход к диагностике методом машинного обучения без выделения характерных параметров ЭКГ-сигналов (data-driven method). Представлены архитектура нейроморфного анализатора ЭКГ-сигналов на основе одномерной сверточной нейронной сети и маршрут его проектирования. Проведены экспериментальные исследования на наборе ЭКГ-сигналов PTB-XL, подтвердившие работоспособность и эффективность предложенного подхода. Выполнены структурный и параметрический синтезы нейроморфного анализатора для разного количества внутренних слоев и исходных параметров обучения. В ходе сравнительного анализа полученных результатов установлено, что нейронная сеть с двумя сверточными слоями обладает низкой точностью обучения и высокими ошибками диагностирования, трехслойная нейронная сеть способствует росту ошибок I рода, а четырехслойная – росту ошибок II рода. Использование трехслойной сверточной нейронной сети с окном объединения меньшего размера обеспечило диагностирование до 85,66 % случаев инфаркта миокарда. В заключении означены направления дальнейших исследований по повышению точности диагностирования за счет снижения размерности входных ЭКГ-сигналов, а также введения вероятностной оценки принадлежности рассматриваемого сигнала одному из возможных состояний двойственной группы.

9. Программная реализация алгоритмов диагностирования электрооборудования (на примере анализа характера гармонических колебаний) [№1 за год]
Авторы: Колоденкова А.Е., Верещагина С.С.
Просмотров: 284
В статье предлагаются алгоритмы выбора параметров электрооборудования и поиска отклонений значений гармонических колебаний, а также мероприятия по предотвращению неисправностей оборудования для комплексного диагностирования в условиях множества разнородной информации. Алгоритм выбора параметров электрооборудования основан на классификации параметров по характеру и степени их влияния на оборудование с использованием БЗ, содержащей продукционные правила о типах и влиянии параметра на оборудование (основ-ной, дополнительный, вспомогательный), а также БД (данные о выходе из строя оборудования, данные с приборов и датчиков). Предлагаемый алгоритм позволяет классифицировать и выбирать наиболее важные диагностические параметры, влияющие на состояние электрооборудования, тем самым отклоняя незначимые параметры без потери информации. Алгоритм поиска отклонений значений гармонических колебаний позволяет определить не только время возникновения отклонения параметра, но и суммарное время отклонения с целью выявления причин возникновения гармонических колебаний. Рассматриваются структура программной системы диагностики электрооборудования с описанием взаимосвязанных модулей, где связующими звеньями являются БД и БЗ, а также экранные формы интерфейса системы. Разработанная программная система позволяет по выбранному типу параметра электрооборудования подбирать методы его диагностирования, мероприятия по предотвращению неисправностей оборудования, обнаруживать неисправность, нестабильность работы оборудования, приводящие к увеличению, например, гармоник напряжения, а также низкое качество электроэнергии. Внедрение на производстве предложенного подхода к диагностированию электрооборудования позволит принять научно обоснованное решение относительно выбора параметров для дальнейшего диагностирования с учетом множества разнотипной информации, провести более глубокое диагностирование и тем самым выявить неисправности в оборудовании.

10. Программный эмулятор квантовых алгоритмов для эффективного моделирования на персональном компьютере [№1 за год]
Authors: Ulyanov, S.V., Ulyanov, V.S.
Просмотров: 505
Платформой квантовой программной инженерии являются методы квантовых вычислений, теория квантовых алгоритмов и квантовое программирование. Развитие этих направлений зависит от технологической структуры разработки нанотехнологий для аппаратного оформления различных конфигураций. Промышленный квантовый компьютер для реальной программной инженерии ожидается примерно через 10–30 лет, и это связано с преодолением ряда технологических трудностей при реализации аппаратных средств, а также с фундаментальной трудностью устранения физического явления декогеренции и коррекции ошибок в квантовых компьютерах ближайшего будущего. Открытым ключевым вопросом в квантовых вычислениях является поиск квантовых алгоритмов, потенциально обладающих значительным преимуществом и превосходством над классическими алгоритмами для задач, представляющих практический интерес. Поэтому на современном этапе разрабатывается подход к созданию структур квантовых алгоритмов для квантовых симуляторов с возможностью эффективной реализации на компьютерах с классической архитектурой. В данной статье предложен эффективный метод моделирования с информационным анализом структур квантовых алгоритмов поиска и принятия решений с целью устранения избыточности для практической реализации симулятора на компьютере с классической структурой. В качестве при-мера продемонстрирован метод моделирования алгоритма квантового поиска Гровера с остановкой поиска хорошего решения на основе принципа минимума информационной энтропии Шеннона. Приведены примеры моделирования принятия решений, демонстрирующие эффективность разработанного подхода в квантовой программной инженерии и интеллектуальной управляющей робототехнике.

| 1 | 2 | Следующая → ►