Авторитетность издания
ВАК - К1
RSCI, ядро РИНЦ
Добавить в закладки
Следующий номер на сайте
№4
Ожидается:
09 Декабря 2024
Статьи журнала №3 2020
1. Web-ориентированная система формирования контента единого цифрового пространства научных знаний [№3 за 2020 год]Авторы: Власова С.А. (svlasova@jscc.ru) - Межведомственный суперкомпьютерный центр (МСЦ) РАН – филиал ФГУ ФНЦ Научно-исследовательский институт системных исследований (НИИСИ) РАН (ведущий научный сотрудник), кандидат технических наук; Калёнов Н.Е. (nkalenov@jscc.ru) - Межведомственный суперкомпьютерный центр (МСЦ) РАН – филиал ФГУ ФНЦ Научно-исследовательский институт системных исследований (НИИСИ) РАН (профессор, главный научный сотрудник), доктор технических наук; Сотников А.Н. (asotnikov@iscc.ru) - Федеральный исследовательский центр «Информатика и управление» РАН, ул. Вавилова, 44-2, г. Москва, 119333, Россия (главный научный сотрудник), доктор физико-математических наук;
Аннотация: В статье рассматривается web-ориентированный программный комплекс «Экспертиза», пред-назначенный для экспертной оценки объектов различного вида, подлежащих включению в единое цифровое пространство научных знаний. В качестве оцениваемых объектов могут выступать электронные публикации, каталоги библиотечных фондов, БД и информационные системы, относящиеся к конкретному научному направлению, и другие виды ресурсов. Оценка объектов осуществляется в рамках сессии, под которой понимается процесс экспертизы, характеризуемый заданны-ми сроками и определенным составом экспертов и объектов. Программный комплекс состоит из двух модулей – административного и пользовательского и поддерживает две БД – экспертов и объектов. Административный комплекс обеспечивает настройку системы на определенную сессию (формирование профилей метаданных экспертов и объектов, таблиц оценок, текста писем, автоматически рассылаемых экспертам), ввод и редактирование атрибутов экспертов и объектов в соответствии с установленными профилями метаданных, просмотр присвоенных объектам оценок, формирование рейтинговых списков оцененных объектов. Пользовательский блок ориентирован на работу авторизованных экспертов. Он предоставляет возможность оценить объект, выбрав одну из оценок из нормализованной таблицы. Каждая оценка состоит из пары элементов – словесное выражение и соответствующее ему числовое. Интерфейс пользовательского блока позволяет каждому эксперту при необходимости изменить свою оценку, ранее присвоенную объекту. В статье приводятся подробное описание функциональности комплекса «Экспертиза» и технология работы с ним, иллюстрируемая конкретными примерами. В 2019 году программный комплекс был опробован на двух всероссийских конкурсах – на лучшую научную монографию и на лучшую студенческую квалификационную работу. На конкурсы было представлено несколько сотен работ, в их оценке участвовали несколько десятков экспертов из различных регионов страны.
Abstract: The paper discusses the web-based software package "Expertise", designed for expert evaluation of various types of objects to be included in the common digital space of scientific knowledge. Electronic publications, catalogues of library collections, databases, and information systems related to a specific scientific area, and other types of resources can be evaluated as objects. The assessment of objects ex-ercises during the session, which is the examination process, characterized by a given time period and a specific set of experts and objects.
The software package consists of two modules: administrative and user-defined, and supports ex-pert and object databases.
The administrative complex provides system setting for a specific session (creating metadata pro-files of experts and objects, rating tables, and the text of emails sent automatically to experts); entering and editing attributes of experts and objects in accordance with the established metadata profiles; viewing ratings assigned to objects; forming of rating lists of evaluated objects.
As for the user-defined block, it focuses on the work of authorized experts. The expert evaluates an object by selecting one assessment from the normalized table. Each assessment consists of a pair of el-ements – a verbal expression and a corresponding numeric one. The user block interface allows to each expert to change the assessment previously assigned to the object, if necessary.
The paper provides a detailed description of the “Expertise” complex functionality and its working technology illustrated by specific examples. The software package was tested in 2019 at two all-Russian competitions – for the best scientific monograph and for the best student qualification work. There were several hundred works at the competitions, and several dozen experts from different re-gions of the country participated in their evaluation.
Ключевые слова: формирование контента, отбор информационных ресурсов, электронные библиотеки, программное обеспечение, web-технологии, информационные системы, экспертные оценки, цифровое пространство научных знанийKeywords: content formation, selection of information resources, digital libraries, the software, web technologies, information systems, expert assessments, digital space of scientific knowledge
Просмотров: 8293
2. Параллельные процессы и программы: модели, языки, реализация на системах [№3 за 2020 год]
Авторы: Кутепов В.П. (vkutepov@appmat.ru) - Национальный исследовательский университет «Московский энергетический институт», Москва, доктор технических наук; Ефанов А.А. (1134togo@gmail.com) - Национальный исследовательский университет «МЭИ», кафедра прикладной математики (аспирант);
Аннотация: Предлагаются модели и языки параллельных процессов и программ, имеющие более широкие возможности для описания параллелизма по сравнению с известными моделями и языками, созданными для этой цели. Понятие актора, выполнение актов и взаимодействие акторов при выполнении процесса – базовые элементы описания процессов. В качестве общей формы задания процессов используются си-стемы рекурсивных уравнений, правыми частями которых являются группы взаимодействующих при выполнении процесса акторов. Графическая и текстовая формы описания процессов и принцип инициализации выполнения акта по готовности поступающих на входы соответствующего ему актора сигналов (данных) от влияющих на него акторов создает необходимые условия для эффективного описания процессов, их анализа, модификации и параллельного выполнения. Интерпретация акторов процесса как процедур обеспечивает прямой переход от языка процессов к высокоуровневому языку модульного потокового параллельного программирования. Рассмотрены главные проблемы реализации предложенных языков на компьютерных системах: однозначное именование порождаемых при взаимодействии процессов актов, организация управления процессами на компьютерных системах. В статье рассматриваются более общие (в отличие от классических) модель и язык процессов. Они позволяют описывать группы взаимодействующих процессов при задании общего процесса в виде системы процессных уравнений. Динамически порождаемое структурное описание причин-но-следственных зависимостей между акторами процесса в группах и использование механизма активизации актора при поступлении необходимых сигналов (данных) на соответствующие его входы обеспечивают без ограничений реализацию параллелизма и асинхронности при выполнении актов процесса. Использование рекурсивных определений переменных в системе уравнений, описывающей процесс, создает условия для динамического порождения групп процессов. На основе описанной в статье модели процессов создан язык параллельного программирования, реализуемый на компьютерных системах.
Abstract: The authors propose models and languages of parallel processes and programs, which have wider pos-sibilities for describing parallelism in comparison with well-known models and languages created for this purpose.
The concept of an actor, the execution of acts, and the interaction of actors in the performance of a process are the basic elements of a process description. The general form of defining a process is a set of recursive equations, the right parts of which are groups of actors, which interact during the process execution. The graphic and textual form of the description of processes and the principle of initializing the execution of an act by the readiness of the signals (data) arriving at the inputs of the corresponding actor from the actors influencing it creates the necessary conditions for an effective description of the processes, their analysis, modification, and parallel execution. The interpretation of process actors as procedures provides a direct transition from the process language to the high-level language of modular multi-flow parallel programming.
The paper considers the main implementation problems of the proposed languages on computer sys-tems: the unambiguous naming of the acts generated during the interaction of the process, the organiza-tion of process control on computer systems.
It is known that classical algebraic models of processes belong to R. Milner and C. Hoar. In this pa-per, we consider a more general model and language of processes, which, on the one hand, makes it possible to describe groups of interacting processes when the general process is defined in the form of a system of process equations. On the other hand, a dynamically generated structural description of cause-and-effect relationships between process actors in groups and the use of an actor’s activation mechanism upon receipt of the necessary signals (data) to its respective inputs provide, without limita-tion, the implementation of parallelism and asynchrony when performing process acts. The use of vari-ables in the system of equations describing the process creates the conditions for the dynamic genera-tion of process groups.
The model described in the article is the basis for creating a parallel programming language imple-mented on computer systems.
Ключевые слова: модель акторов, реализация параллельных процессов, компьютерные системы, параллельное программирование, параллельные процессыKeywords: actor model, implementation of parallel processes, computer systems, parallel programming, parallel processes
Просмотров: 6967
3. Особенности проектирования и программирования при создании информационных систем [№3 за 2020 год]
Авторы: Гутгарц Р.Д. (gutgarc@gmail.com) - Иркутский национальный исследовательский технический университет (ИРНИТУ) (профессор), доктор экономических наук;
Аннотация: На рынке функционального ПО, предназначенного для автоматизации различных задач и уровней управления на предприятиях и в организациях, представлено большое количество готовых проектных решений. Такие приложения, как правило, позиционируются как типовые и обеспечивают адаптацию к конкретным условиям на объекте автоматизации путем настройки специальных параметров и (или) сравнительно небольшого объема дополнительного программирования. Однако количество хозяйствующих субъектов велико, все они отличаются производственными мощностями, ассортиментом продукции и другими характеристиками. В рыночной экономике каждый из них заинтересован в сохранении и развитии своих конкурентных преимуществ, поэтому не всегда возможно найти подходящую автоматизированную информационную систему, которая удовлетворяла бы всем требованиям. И тогда возникает необходимость создать систему в соответствии с индивидуальным заказом. В таких случаях ее качество будет полностью зависеть от правильности сформулированных требований со стороны заказчика и профессионализма разработчика. Требования сводятся к алгоритмам для решения задач, а сами алгоритмы определяются и согласуются на этапе проектирования информационной системы. При программировании выполняется только кодирование алгоритмов, то есть их запись в виде формальных конструкций на алгоритмическом языке, пригодных для исполнения на компьютере. В статье показана реальная зависимость этапа программирования от этапа проектирования, поскольку программирование всегда вторично по отношению к проектированию. Исключением является использование технологий для быстрой разработки приложений, когда между двумя этапами образуется неразрывная связь и по существу они объединяются в один. Доказана важность проектирования и рассмотрены некоторые его особенности. Для иллюстрации приведены примеры проектных решений.
Abstract: In the market of functional software designed to automate various problems and management levels at enterprises and organizations, a large number of ready-made design solutions are presented. Such ap-plications, as a rule, are positioned as typical ones and provide adaptation to specific conditions at the automation object by adjusting special parameters and (or) a relatively small amount of additional pro-gramming.
However, the number of economic entities is large. All of them differ in production capacities, product range, and other characteristics. In a market economy, each of them is interested in maintaining and developing their competitive advantages. Therefore, it is not always possible to find a suitable au-tomated information system (IS) that satisfies all the necessary requirements. And then there is a need to create a system in accordance with an individual order. In such cases, its quality will completely de-pend on the correctness of the formulated requirements on the part of the customer and the profession-alism of the developer.
The requirements are reduced to algorithms for solving problems, and the algorithms themselves are defined and agreed upon at the design stage of the information system. When programming, only cod-ing of algorithms is performed, i.e. recording them in the form of formal constructions in an algorithmic language suitable for execution on a computer.
The paper shows the real dependence of the programming phase on the design phase since pro-gramming is always secondary to design. An exception is the technology used for rapid application de-velopment when an inextricable link is formed between the two stages and they are essentially com-bined into one.
The importance of design is proved and some of its features are considered. To illustrate, examples of private design solutions are provided.
Ключевые слова: программная инженерия, особенности проектирования документов, особенности этапа проектирования, жизненный цикл информационной системы, этапы создания информационных систем, проектирование информационных системKeywords: software engineering, features of designing documents, features of the design stage, the life cycle of an information system, stages of creating information systems, information systems design
Просмотров: 7595
4. Структуры данных и модификация метода Квайна–МакКласки при минимизации нормальных форм [№3 за 2020 год]
Авторы: Гданский Н.И. (al-kp@mail.ru) - Московский политехнический университет (профессор), доктор технических наук; Денисов А.А. (aadenisov88@gmail.com) - Московский государственный университет технологий и управления им. К.Г. Разумовского (Первый казачий университет) (аспирант); Куликова Н.Л. (kulikovanl@mpei.ru) - Национальный исследовательский университет «Московский энергетический институт» (доцент), кандидат технических наук;
Аннотация: Логические методы анализа и синтеза систем самой различной природы обычно основаны на использовании описаний их структур и процессов в них в виде булевых функций, которые для унификации представления эквивалентно приводятся к конъюнктивным нормальным формам. Для исходных систем и процессов, как правило, основным критерием оптимальности является минимальное число составляющих их компонент, при котором упрощается структура, уменьшается стоимость и повышается надежность, поэтому для модельных конъюнктивных нормальных форм большое практическое значение имеет задача их минимизации. Эффективность алгоритмов, обрабатывающих сложные объекты (к которым относятся и конъюнктивные нормальные формы), существенно зависит от основных и вспомогательных структур данных, используемых для представления этих объектов, поэтому на основе анализа существующих структур разработана новая комплексная трехуровневая структура данных для представления конъюнктивных нормальных форм. Нижний уровень всей комбинированной структуры представляет собой структура данных для одиночного дизъюнкта. Средний уровень образуют списки дизъюнктов с одним и тем же числом литер. На верхнем уровне вся конъюнктивная нормальная форма задается массивом списков, упорядоченных по длинам входящих в них дизъюнктов. Использование списков, указателей на них и отдельные элементы, упорядоченность дизъюнктов по длинам дают возможность радикально сократить операции по перезаписи информации, ее упорядочению в процессе преобразования конъюнктивных нормальных форм. На основе разработанной комплексной структуры данных разработана модификация известно-го метода Квайна–МакКласки, применяемого для сокращения совершенных нормальных форм. Совместное применение предложенной структуры данных и модифицированного метода позволяет существенно уменьшить общее число операций при минимизации конъюнктивных нормальных форм по сравнению с базовой версией метода Квайна–МакКласки. Оно достигается за счет сокращения повторной обработки данных, а путем использования специальных логических условий достигается дополнительное сокращение общего числа проверок литер в дизъюнктах при их сравнении.
Abstract: Logical methods of analysis and synthesis of systems of various nature are usually based on the use of descriptions of their structures and processes in them in the form of Boolean functions, which are equivalently reduced to conjunctive normal forms to unify the representation. For initial systems and processes, as a rule, the main criterion for optimality is the minimum number of components that make up their components, which simplifies the structure, reduces cost and increases reliability, so for model conjunctive normal forms, the problem of minimizing them is of great practical importance.
The algorithm’s efficiency that processes complex objects (including conjunctive normal forms) significantly depends on the main and auxiliary data structures used to represent these objects. There-fore, based on the analysis of existing structures, a new complex three-level data structure for repre-senting conjunctive normal forms has been developed.
The lower level of the entire combined structure is the data structure for a single clause. Lists of clauses with the same number of letters form the middle level. An array of lists ordered by the lengths of their clauses sets the entire conjunctive normal form at the top level.
The using lists, pointers to them and single elements, and the ordering of clauses by lengths make it possible to radically reduce operations for rewriting information and ordering it in the process of con-verting conjunctive normal forms.
Based on the developed complex data structure, the authors developed a modification of the well–known Quine-McCluskey method used to reduce perfect normal forms.
The combined use of the proposed data structure and the modified method makes it possible to sig-nificantly reduce the total number of operations while minimizing conjunctive normal forms compared to the basic version of the Quine–McCluskey method.
This is achieved by reducing data re-processing, and by using special logical conditions, an addi-tional reduction is achieved in the total number of checks of letters in clauses when comparing them.
Ключевые слова: дизъюнкт, конъюнктивная нормальная форма, структуры данных, метод квайна–маккласкиKeywords: clause, conjunctive normal form, data structures, quine-mccluskey method
Просмотров: 5666
5. Агентно-ориентированные модели, методика и средства разработки совместимых решателей задач интеллектуальных систем [№3 за 2020 год]
Авторы: Голенков В.В. (golen@bsuir.by) - Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники (БГУИР) (профессор), доктор технических наук; Шункевич Д.В. (shunkevichdv@gmail.com) - Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники (БГУИР) (зав. кафедрой), кандидат технических наук;
Аннотация: Статья посвящена созданию агентно-ориентированных моделей, методики и средств разработки совместимых решателей задач интеллектуальных систем, способных решать комплексные задачи. Рассматриваются требования, предъявляемые к таким решателям, модель решателя задач, удовлетворяющего предъявленным требованиям, а также методика и средства разработки и модификации таких решателей. Главной проблемой, рассматриваемой в работе, является низкая согласованность принципов, лежащих в основе реализации различных моделей решения задач. Как следствие, существенно затруднено одновременное использование различных моделей решения задач в единой системе при выполнении одной и той же комплексной задачи, практически невозможно повторно использовать технические решения, реализованные в какой-либо системе, кроме того, фактически нет комплексных методик и инструментальных средств, способных обеспечить процесс разработки решателей задач на всех этапах. Предлагается в качестве основы для решения проблемы совместимости решателей задач использовать мультиагентный подход, а процесс решения любой задачи разделять на логически атомарные действия, которые позволят обеспечить совместимость и модифицируемость разрабатываемых решателей. Решатель предлагается рассматривать как иерархическую систему, состоящую из нескольких взаимосвязанных уровней, что позволяет обеспечить возможность независимого про-ектирования, отладки и верификации компонентов на разных уровнях. Предложенные модели, методика и средства применены при разработке ряда прототипов интеллектуальных систем обучающего назначения, а также прототипа системы автоматизации рецептурного производства.
Abstract: The article is devoted to the development of agent-based models, methods, and tools for the develop-ment of compatible problem-solvers for intelligent systems that can solve complex problems. We con-sider the requirements for such solvers, a model of a problem solver that meets the requirements, as well as the methodology and development tool and modifying such solvers.
The main problem considered in the paper is the problem of low consistency of the principles un-derlying the implementation of various models for solving problems. As a result, the simultaneous use of different models for solving problems in a single system when solving the same complex problem is substantially difficult, it is practically impossible to reuse technical solutions implemented in any sys-tem, in addition, there are practically no complex methods and tools for developing problem solvers capable of providing the solver development process at all stages.
It is proposed to use a multi-agent approach as a basis for solving the problem of compatibility of problem solvers. The process of solving any problem is proposed to be divided into logically atomic actions, which will ensure compatibility and modifiability of the developed solvers. It is proposed to consider the solver as a hierarchical system consisting of several interconnected levels, which provides the ability of the independent design, debugging, and verification of components at different levels.
The proposed models, methods, and tools were applied in the development of a number of proto-types of intelligent educational systems, as well as a prototype of a recipe production automation sys-tem.
Ключевые слова: семантические технологии, ostis-система, решатель задач, многоагентная система, интеллектуальный агент, база знанийKeywords: semantic technologies, ostis-system, problem solver, multiagents systems, intelligent agent, knowledge base
Просмотров: 7783
6. Применение передачи обучения в семиотических моделях к проблеме фуражирования с реальными роботами [№3 за 2020 год]
Автор: Воробьев В.В. (Vorobev_VV@nrcki.ru) - Национальный исследовательский центр «Курчатовский институт» (зам. начальника лаборатории робототехники); Ровбо М.А. (rovboma@gmail.com) - НИЦ "Курчатовский институт" (инженер-исследователь);
Аннотация: В статье рассматриваются особенности применения алгоритма передачи обучения для агентов с семиотическими моделями мира к задаче фуражировки с реальными роботами. Роботу необходимо собирать случайно размещаемую еду, которая при подборе появляется на новом случайном месте в пределах полигона. Мобильный робот управляется агентом с моделью мира, описываю-щей показания с датчиков как предикаты. Агент принимает решения на основе таблицы оценок состояний-действий с Q-обучением. Он предобучен на упрощенной модельной среде с дискретными состояниями, в которой действия выполняются гарантированно с детерминированным исходом. В реальной среде и в ее модели с учетом физики действия могут быть выполнены некорректно в силу ошибки планировщика, погрешностей локализации и других проблем, а состояния среды определяются путем анализа данных с датчиков, работающих с непрерывным миром. Показаны возможность реализации соответствующих интерфейсов и переносимость концепции с упрощенной модельной среды как на ее более полную модель с учетом физики, так и на реального робота. Перенос обучения также происходит успешно, однако итоговые показатели работы снижаются (вероятно, из-за неверности предположения о детерминированности мира в реальной среде) и роботу требуется дообучение. В качестве симулятора реальной среды с учетом физики использовался Gazebo, а реальный полигон был оборудован специальными маркерами и ка-мерами для локализации. Использовались также элементы дополненной реальности в виде модуля виртуальной еды.
Abstract: The paper considers the problem of applying a transfer learning algorithm for agents with semiotic models of the world to the foraging task with real robots. The robot needs to collect randomly placed food items, which when collected appear in a new random place within the polygon. The mobile robot is controlled by an agent with a model of the world that describes sensor readings as predicates.
The agent makes decisions based on a state-action value estimation table for Q-learning. The agent is pre-trained on a simplified model environment with discrete states in which actions are performed with a guaranteed deterministic outcome.
In a real environment and its model, taking into account physics, actions can be performed incor-rectly due to a scheduler error, localization errors, and other problems, and the data analysis of sensor information gathered from the continuous world determines the environmental state.
The authors show the implementability of the corresponding interfaces and portability of the con-cept from a simplified model environment both to its more complete model that takes into account physics and a real robot. The transfer learning application is successful, but the final performance of the agent is reduced (probably due to the incorrect assumption of the determinism of the world in a real environment) and the robot needs additional learning after the transfer. Gazebo was used as a simulator that takes physics into account while the real polygon was equipped with special markers and cameras for localization. The authors also used elements of augmented reality in the form of a virtual food module.
Ключевые слова: семиотические модели, передача обучения, фуражировка, робототехника, обучение с подкреплениемKeywords: semiotic models, transfer learning, foraging, robotics, reinforcement learning
Просмотров: 6893
7. Семантические модели и метод согласованной разработки баз знаний [№3 за 2020 год]
Авторы: Гулякина Н.А. (guliakina@bsuir.by) - Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники (БГУИР) (доцент), кандидат физико-математических наук; Давыденко И.Т. (davydenko@bsuir.by) - Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники (доцент), кандидат технических наук;
Аннотация: В работе рассматривается подход к созданию легко модифицируемых гибридных баз знаний на основе семантических сетей с базовой теоретико-множественной интерпретацией. Предложена семантическая модель баз знаний, включающая семейство онтологий верхнего уровня, обеспечивающих совместимость различных видов знаний. Отличительной особенностью модели является использование в качестве базового элемента не атомарных элементов семантической сети, а знаков фрагментов базы знаний, названных структурами. Предложенная модель позволяет обеспечить согласованность различных видов знаний в рамках базы знаний, а также возможность структурирования баз знаний по произвольному набору признаков. Кроме того, в работе рассмотрен метод разработки баз знаний, построенных на основе указан-ной модели, ориентированный на согласованную разработку базы знаний распределенным коллективом разработчиков. Отличительными особенностями метода являются его ориентация на повторное использование разработанных ранее компонентов баз знаний различной степени сложности, а также наличие формальной онтологии, описывающей деятельность разработчиков баз знаний в соответствии с методом. Предложенный метод реализован в виде системы поддержки коллективной разработки баз знаний, которая встраивается как типовая подсистема в каждую разрабатываемую систему и таким образом обеспечивает возможность разработки базы знаний непосредственно в процессе ее эксплуатации. Применение предложенных моделей, метода и средств позволяет обеспечить семантическую совместимость различных фрагментов, включаемых в базу знаний, а также сократить время, затрачиваемое на разработку баз знаний.
Abstract: The paper discusses an approach to easily modifiable hybrid knowledge bases creating based on se-mantic networks with basic set-theoretic interpretation. The paper proposes a semantic model of knowledge bases, including a set of top-level ontologies that ensure the compatibility of various types of knowledge.
A distinctive feature of the proposed model is the use as a basic element of the model of not atomic elements of the semantic network, but signs of knowledge base fragments, called structures. The pro-posed model provides the consistency of different types of knowledge within the knowledge base, as well as the ability to knowledge bases structuring according to an arbitrary set of features.
In addition, the paper describes a method for knowledge bases development based on this model, focused on the concerted development of a knowledge base by a distributed team of developers. A dis-tinctive feature of the method is its focus on the reuse of previously developed knowledge bases com-ponents of various complexity, as well as the presence of a formal ontology that describes the activities of the developers of knowledge bases in accordance with the method.
The proposed method is implemented in the form of a system for the collective development of knowledge bases, which is embedded as a typical subsystem in each developed system and thus pro-vides the possibility of developing a knowledge base directly during its operation.
The use of the proposed models, methods, and tools allows ensuring semantic compatibility of vari-ous fragments included in the knowledge base, as well as reducing the time spent on the development of knowledge bases.
Ключевые слова: семантическая сеть, база знаний, структуризация базы знаний, согласованная разработка, интеллектуальная система, многократно используемые компоненты баз знанийKeywords: semantic network, knowledge base, knowledgebase structuring, coordinated development, intelligent system, reusable knowledge base components
Просмотров: 5882
8. Особенности SDN-технологии от Cisco Systems [№3 за 2020 год]
Авторы: Лисецкий Ю.М. (Iurii.Lisetskyi@snt.ua) - Компания «ЭС ЭНД ТИ УКРАИНА» (генеральный директор), кандидат технических наук;
Аннотация: Статья посвящена программно-определяемым сетям, занимающим в настоящее время доминирующее положение по сравнению с классическими сетями, которые с их традиционными инструментами управления и автоматизации оказались не готовыми к современной динамике изменений конфигурации и масштабирования, а также к виртуализации. Концепция распределенного управления, при которой вся интеллектуальная составляющая работы сети была распределена по сетевому оборудованию, стала недостаточно эффективной. Именно этим обусловлено появление новой концепции и технологии SDN (Software-defined Networking) – сети, в которой уровень управления отделен от уровня передачи данных и реализован программно. Таким образом, в соответствии с концепцией SDN вся логика управления сетью должна быть изъята из сетевых устройств и реализована на отдельном сервере – SDN-контроллере. В статье рассмотрены SDN-технологии компании Cisco Systems, их развитие и особенности. Существенное отличие этих технологий в их несоответствии основному принципу SDN, который заключается в разделении control-plane c data-plane. В своих технологиях, таких как ACI и SD-Access, Cisco сохраняет на сетевых устройствах значительный cоntrol-plane-функционал, расши-рив его некоторыми дополнительными возможностями. Основой данных технологий являются overlay-сети – логическая топология, используемая для виртуального соединения устройств и по-строенная поверх произвольной физической (underlay) топологии. Новой технологией Cisco в области WAN-сетей является SD-WAN, представляющая собой ре-зультат применения SDN-концепции к распределенным сетям. Среда передачи SD-WAN – овер-лей, работающий через Internet. Как и свойственно SDN-технологиям, в SD-WAN, в отличие от SD-ACCESS, соблюдено разделение control-plane и data-plane с вынесением функционала control-plane на отдельные специализированные устройства. Как результат смены идеологии построения enterprise-сетей компания Cisco представила новую концепцию построения сетей – DNA, которая также дает возможность на основе облачных технологий получать сервисы из облака Cisco.
Abstract: The paper is devoted to software-defined networks currently dominating over traditional networks, which management and automation tools do not meet requirements of modern dynamic changes to con-figuration and scaling as well as virtualization. Distributed management concept where all the logic component of network operation is spread over network equipment is no more efficient enough. This is the reason for the emergence of a new concept and technology SDN (Software-defined Networking) – a network in which the management level is separated from the data transfer level and implemented pro-grammatically. Thus, in accordance with the SDN concept, all network management logic must be re-moved from network devices and implemented on a separate server – the SDN controller.
The paper considers SDN technologies of Cisco Systems company, their development, and features. An important difference between these technologies is that they do not meet the basic principle of SDN, which is a separation of control and data planes. Such Cisco technologies as ACI and SD-Access preserve significant control plane functionality in the network devices and expand it with additional features. The basis for these technologies is the overlay networks or logical topology for the virtual connection of devices, which is built over arbitrary underlay topology.
SD-WAN is a new Cisco WAN technology, which resulted from the application of SDN concept to distributed networks. Data plane of SD-WAN is the Internet overlay, working via the Internet. In ac-cordance with SDN concept, the SD-WAN, unlike SD-ACCESS, keeps control plane and data plane de-coupled and control plane functionality implemented in separate specialized devices. Having changed the ideology of implementation of enterprise networks Cisco has introduced DNA which is a new net-work concept enabling different services from the Cisco cloud.
Ключевые слова: облако, концепция, принципы, технология, топология, функционал, сервер, контроллер, виртуализация, сервисы, программно-определяемая сетьKeywords: cloud, concept, principles, technology, topology, functionality, server, controller, virtualization, services, software-defined network
Просмотров: 9497
9. Разработка модификации метода опорных векторов для решения задачи классификации с ограничениями на предметную область [№3 за 2020 год]
Авторы: Михайлов И.С. (fr82@mail.ru) - Национальный исследовательский университет «Московский энергетический институт», кандидат технических наук; Зеар Аунг (zayaraung53@gmail.com) - Национальный исследовательский университет «Московский энергетический институт», кафедра прикладной математики и искусственного интеллекта (аспирант); Йе Тху Аунг (yethuaungg55@gmail.com) - Национальный исследовательский университет «Московский энергетический институт», кафедра прикладной математики и искусственного интеллекта (аспирант);
Аннотация: Метод опорных векторов (support vector machine, SVM) является одним из методов интеллектуального анализа данных для решения задачи классификации. Его основная идея заключается в переводе исходных векторов в пространство более высокой размерности c применением метода ядра для обеспечения линейной разделимости классов и в поиске разделяющей гиперплоскости с максимальным зазором между гиперплоскостью и опорными векторами в этом пространстве. Несмотря на высокую точность работы, метод имеет и недостатки – отсутствие общего подхода к автоматическому выбору ядра, а также высокую вычислительную сложность. В связи с этим разработана модификация алгоритма опорных векторов (алгоритм FS-SVM) для решения задачи классификации с ограничениями на предметную область. Сформулировано ограничение функциональной разделимости классов, накладываемое на предметную область, которое позволит применить алгоритм FS-SVM. Проведено теоретическое исследование обоснованности данных предположений. Введены формальные определения функциональной разделимости на основе непрерывности и монотонности разделяющей функции и производной разделяющей функции. Проведено сравнение понятий функциональной разделимости классов и выпуклости классов. В статье рассмотрены основные блоки предложенного алгоритма FS-SVM: поиск опорных элементов, определение точек разделяющей гиперповерхности, построение разделяющей гиперповерхности как кусочно-линейной функции в проекции на рассматриваемые оси координат. В дальнейшем указанную функцию алгоритма предлагается аппроксимировать многочленом Чебышева для получения гладкой кривой. В качестве примера предметной области, в которой может применяться алгоритм FS-SVM, приводится задача классификации режимов течения нефтеводогазового потока по исходных данным, регистрируемым на устье нефтяной скважины.
Abstract: One of the data mining methods for solving the classification problem is the support vector machine (SVM). The method’s main idea is to translate the source vectors into a higher-dimensional space using the kernel method to ensure the linear separability of classes and to find a separating hyperplane with the maximum margin between the hyperplane and the reference vectors in this space.
Despite the high accuracy of the method, it also has disadvantages. These include the lack of a gen-eral approach to automatic kernel selection, as well as the high computational complexity of the meth-od. In this regard, the authors developed a modification of the support vector algorithm (FS-SVM algo-rithm) to solve the classification problem with restrictions on the problem domain. The authors formu-lated the classes "functional separability" restriction, imposed on the problem domain. It will allow ap-plying the FS-SVM algorithm. There is a theoretical study of these assumptions validity in the paper.
The paper introduces formal definitions of "functional separability" based on the separating func-tion continuity and monotony and on the basis of the derivative of discriminant function. The authors show a "functional separability" concepts and classes convexity comparison.
The proposed FS-SVM algorithm main blocks are considered in the paper: the search for support el-ements, the separating hypersurface points determination, the separating hypersurface construction as a piecewise-linear function in projection onto the coordinate axes under consideration. In further algo-rithm development, this function is proposed to be approximated by the Chebyshev polynomial to ob-tain a smooth curve.
The paper presents as an example of a problem domain, in which the FS-SVM algorithm can be ap-plied, the oil-water-gas flow regimes classification problem, based on initial data obtained at the oil well mouth.
Ключевые слова: машинное обучение, интеллектуальный анализ данных, машина опорных векторов, модификация метода опорных векторов, нефтяные скважиныKeywords: machine learning, data intelligent analysis, support vector machine, modification of the support vector method, oil wells
Просмотров: 10318
10. Экспериментальное сравнение эффективности алгоритмов оптимизации BDD-представлений систем булевых функций [№3 за 2020 год]
Авторы: Бибило П.Н. (bibilo@newman.bas-net.by) - Объединенный институт проблем информатики Национальной академии наук Беларуси (профессор, зав. лабораторией), доктор технических наук; Ланкевич Ю.Ю. (yurafreedom18@gmail.com) - Объединенный институт проблем информатики Национальной академии наук (младший научный сотрудник);
Аннотация: В статье описываются результаты экспериментального сравнения программ технологически независимой минимизации сложности многоуровневых представлений систем полностью определенных функций на основе разложения Шеннона. Графической формой таких представлений являются Binary Decision Diagrams (BDD) – диаграммы двоичного выбора. Порядок переменных, по которым ведется разложение Шеннона, влияет на размер BDD, поэтому задача минимизации сложности формы представления сводится к поиску оптимального порядка переменных разложения, при котором количество вершин графа BDD будет минимальным. Для поиска оптимального порядка переменных разложения используются эвристические алгоритмы, поскольку полный перебор для задач большой размерности сложно либо невозможно осуществить за приемлемое время с использованием современных вычислительных средств. Сравниваются результаты, полученные с помощью новых и ранее предложенных эвристик. После получения минимизированных по числу вершин графов BDD, заданных в виде совокупности взаимосвязанных формул разложения Шеннона, выполняется синтез логических схем в одной и той же библиотеке проектирования заказных цифровых КМОП сверхбольших интегральных схем, результаты сравниваются по площади кристалла и по быстродействию (временной задержке). Дополнительного сокращения сложности логических описаний и улучшения результатов синтеза схем во многих случаях можно добиться, выполняя дополнительную логическую минимизацию на основе булевых сетей. Критерием оптимизации в данном случае является число вершин булевой сети без учета инверсий булевых переменных, что хорошо согласуется с критерием «число литералов» при оптимизации многоуровневых логических схем.
Abstract: The mathematical apparatus of BDD is used in various fields of science. In the computer-aided design field, BDD allowed to obtain significant success in a formal verification of algorithmic descriptions of digital circuits. Design systems of digital VLSI use programs of BDD minimization at the stage of tech-nologically independent optimization. Many articles consider optimization of BDD representations of systems of completely defined Boolean functions. Main attention was paid to finding an arrangement of variables for minimizing the BDD complexity. The variable arrangement is used to decompose the initial functions of the system and sub-functions (cofactors), which are obtained in the process of de-composition. The complexity
of a BDD is the number of nodes in it. Each node of the BDD corresponds to a complete or reduced form
of Shannon expansion.
Domestic CAD and logic optimization systems use several programs for minimization of BDD rep-resentation of Boolean function systems that implement various algorithms. The purpose of this paper is to study the efficiency of these programs for synthesis of combinational circuits from library CMOS elements. After obtaining BDD minimized as for the number of graph nodes and defined as a set of in-terconnected formulas of Shannon expansion, the synthesis of a logic circuit is performed in the same design library of digital CMOS VLSI; the results are compared by square and delay. In many cases, it is possible to achieve additional reduction of logic description complexity by performing additional logic minimization based on Boolean nets. In this case, the optimization criterion is the number of nodes in the Boolean net, without considering inversion of Boolean variables. It is agreed with “the number of literals” criterion in optimization of multi-level logic circuits. The results of experiments on standard examples are presented.
Ключевые слова: кмоп-технология, сбис, vhdl, синтез логической схемы, binary decision diagram (bdd), дизъюнктивная нормальная форма, система булевых функцийKeywords: cmos, vlsi, vhdl, digital logic synthesis, binary decision diagram (bdd), disjunctive normal form, the system of boolean functions
Просмотров: 7160
| 1 | 2 | 3 | Следующая → ►
