Программные продукты и системы

Статьи из выпуска № 3 за 2018 год.

Упорядочить результаты по: Дате публикации | Заголовку статьи | Авторам

11. Использование метода математического моделирования для оценки влияния смачиваемости пород на нефтеотдачу на примере внутрипластового горения [№3 за 2018 год]
Авторы: Афанаскин И.В., Королев А.В., Юдин В.А.
Просмотров: 6145
В статье рассмотрена значимость одной из проблем корректного численного моделирования тепловых методов добычи нефти – изменение смачиваемости пород при нагреве. При тепловых воздействиях температура пласта может на 100–500 ºС превосходить начальную, и за счет создания такого искусственного поля температур смачиваемость пласта изменяется как в пространстве, так и во времени. Это может кардинально изменить характер фильтрации флюидов и результативность теплового воздействия. Для изучения температурного изменения смачиваемости необходимы достаточно сложные эксперименты, осуществляемые с учетом температурного изменения большого числа влияющих на смачиваемость процессов. До постановки таких сложных работ необходимо оценить значимость этого фактора для прогноза добычи при использовании тепловых методов разработки. Влияние температурного изменения смачиваемости учитывали через изменение характерных точек на кривых относительных фазовых проницаемостей. Авторами была рассмотрена задача многофазной многокомпонентной неизотермической фильтрации с химическими реакциями, в которой учитывается зависимость относительных фазовых проницаемостей от температуры. Для решения возникающей системы уравнений предложена оригинальная, неявная по давлению и явная по температуре и концентрациям конечно-разностная схема. Показано, что при моделировании внутрипластового горения пренебрежение изменениями смачиваемости, которые обусловлены созданием в пласте поля температур, переменного по пространству и времени, может приводить к значительным погрешностям в прогнозе накопленной добычи нефти (до 20 % относ.) и времени прорыва кислорода к добывающей скважине (до 10 % относ.). Для учета этого эффекта необходимо экспериментальное изучение изменений смачиваемости (и относительных фазовых проницаемостей) при повышении температуры породы.

12. Развитие алгоритма спонтанного структурирования цифровых изображений природных комплексов [№3 за 2018 год]
Авторы: Островский Э.Я., Румянцев С.В., Фадеев В.А.
Просмотров: 6349
Рассматривается совершенствование алгоритма спонтанного формирования непротиворечивой структуры на объектах цифровой матрицы с данными наблюдения параметров (магнитных, гравиметрических, радиоактивных и др.) исследуемого природного комплекса. Приводится постановка задачи, рассматривается технология спонтанного структурирования, альтернативная традиционным технологиям, которая, выявляя стабильные свойства-признаки, создает непротиворечивую уникальную (единственно возможную) структуру. Рассматривается алгоритм как последовательность ключевых этапов, составляющих основу технологии спонтанного формирования непротиворечивой структуры. Дается краткий обзор применения технологии. Авторы подчеркивают роль человека как эксперта в использовании технологии спонтанного формирования непротиворечивой структуры. В заключении перечисляются возможные приложения технологии. Таким образом, дано развитие технологии (концепция, алгоритм, ПО) формирования непротиворечивой структуры в виде совокупности непересекающихся устойчивых многомерных однородностей – ассоциаций по смежности. Последние – области адекватной экстраполяции (прогнозирования) для образующих их объектов.

13. Интерпретация межскважинных исследований карбонатных коллекторов методом двух режимов с помощью численных моделей [№3 за 2018 год]
Авторы: Афанаскин И.В., Вольпин С.Г., Ломакина О.В., Штейнберг Ю.М.
Просмотров: 6372
Рассматривается метод двух режимов, используемый в числе прочих для исследования скважин при неустановившемся течении. Благодаря своему развитию в последние годы он позволяет определять тот же набор параметров, что и распространенный метод восстановления давления. Установлено, что при этом изучаются десятки метров вокруг скважины, редко – более глубокие зоны. Этот метод не требует остановки добывающих скважин, таким образом, потери в добыче нефти в результате проведения исследований уменьшаются. Недостатком метода является меньшая точность определения параметров. Показано, что при существенной разнице дебитов между двумя режимами и достаточной длительности второго режима работы возмущающей скважины метод двух режимов можно рассматривать как альтернативу гидропрослушиванию. Тогда можно исследовать и межскважинную зону – сотни метров. В работе рассмотрена математическая модель двойной пористости для интерпретации гидродинамических исследований межскважинного пространства трещиновато-пористых карбонатных коллекторов. Эту модель можно использовать для интерпретации межскважинных исследований методом двух режимов. Приведена оригинальная конечно-разностная схема типа «классики» для такой модели. Описано решение обратной задачи подземной гидродинамики методом Ньютона. На примере синтетической кривой забойного давления проиллюстрировано использование предлагаемого подхода и даны рекомендации по его применению. Рассмотрено несколько вариантов интерпретации для различных наборов уточняемых параметров пласта. Подтверждено, что относительная емкость трещин и параметр перетока матрица–трещины мало влияют на показания давления в реагирующей скважине в дальнейшем. Рекомендуется в качестве определяемых параметров выбирать проницаемость трещин, пористость матрицы и анизотропию проницаемости трещин по площади.

14. Подходы к идентификации сетевых потоков и организации маршрутов трафика в виртуальном центре обработки данных на базе нейронной сети [№3 за 2018 год]
Авторы: Болодурина И.П., Парфёнов Д.И.
Просмотров: 8305
Ежегодно растет трафик, циркулирующий в сетях передачи данных, и на сегодняшний день его основу составляет трафик Big Data. Целью данного исследования является разработка новых методов маршрутизации трафика в наложенных сетях виртуальных центров обработки данных. Эффективное построение маршрутов в современных компьютерных сетях, обрабатывающих большие потоки данных, является одним из важнейших показателей работы центров обработки данных. Для решения данной задачи авторами разработан ансамбль моделей, описывающий подход к построению адаптивных маршрутов в наложенных сетях виртуального центра обработки данных. Новизна предлагаемого решения заключается в разработке гибридного подхода, позволяющего на основе методов интеллектуального анализа данных осуществлять управление маршрутизацией в сети виртуального центра обработки данных с учетом данных о состоянии сетевых узлов, наложенных каналов связи и требований QoS, предъявляемых потоками трафика. Предложенная в работе модель идентификации маршрутов позволяет решать такие задачи, как определение порядка использования цепочек наложенных каналов связи в сети виртуального центра обработки данных и установление правил для обеспечения качества обслуживания для критически важного трафика. На базе построенных моделей реализовано программно-алгоритмическое решение, представляющее собой модуль для контроллера программно-конфигурируемой сети. Описанный в данной статье алгоритм позволяет получать наборы квазиоптимальных и оптимальных правил маршрутизации за полиномиальное время. Эффективность предложенного решения доказана путем эксперимен-тального исследования с использованием реальной сетевой инфраструктуры виртуального центра обработки данных. Сопоставление результатов экспериментального исследования, проводившегося с использованием известных алгоритмов маршрутизации, показало не только сокращение времени отклика в сети, но и снижение нагрузки на сетевые узлы, обрабатывающие трафик.

15. Алгоритмическое обеспечение обработки данных процесса структурирования эластомерного композита с целью решения задачи управления [№3 за 2018 год]
Авторы: Кузнецов А.С., Корнюшко В.Ф.
Просмотров: 7598
Структурирование является важнейшим этапом переработки многокомпонентного эластомерного материала в готовый продукт – изделие с заданным на этапе рецептуростроения комплексом эксплуатационных свойств. Оно представляет собой сочетание двух процессов – химического взаимодействия различных компонентов, входящих в его состав, а также технологического процесса закрепления требуемых свойств и функций будущего изделия. Для успешного протекания данной финальной технологической процедуры необходим строгий контроль за соблюдением заданной последовательности всех технологических стадий и подготовительных операций, в процессе которых получается полуфабрикат – промежуточный продукт. Повышению качества готового продукта в значительной степени способствует применение методов экспресс-контроля на основе виброреометрии для оценки характеристик исходного сырья, а также параметров полуфабриката и готовой продукции. В работе рассматриваются химико-технологические процессы смешения и структурирования многокомпонентных эластомерных композитов как составляющие химико-технологической системы. Предложено алгоритмическое обеспечение обработки данных виброреометрии с целью повышения эффективности управления сложными химико-технологическими процессами смешения и структурирования многокомпонентных эластомерных композитов. Построена процессная модель управления структурированием эластомерных композиционных систем. Выделены четыре группы процессов, отвечающих за показатели качества структурирования. Построены блок-схемы алгоритмов управления сложными химико-технологическими процессами смешения и структурирования эластомерных систем. Приведены приемы обработки основной реометрической информации с использованием современных программных продуктов. Показаны приемы визуализации реометрических данных в программах Table curve 2d и Table curve 3d. Построены пространственные изображения в виде поверхностей отклика для основных рецептурно-технологических факторов и показателей качества процесса, приведен алгоритм расчета коэффициентов математических моделей. Построен набор диаграмм состав–свойство, наглядно характеризующих влияние изменения уровней рецептурно-технологических факторов на кинетику процесса структурирования. Показано, что визуализация реометрических данных с применением современных программных продуктов предоставляет возможности для более гибкого и адаптивного управления процессом структурирования многокомпонентных эластомерных композитов.

16. Повышение точности расчета систем автоматического управления с запаздыванием [№3 за 2018 год]
Авторы: Тхан В.З., Дементьев Ю.Н., Гончаров В.И.
Просмотров: 4757
В статье рассматриваются вопросы точности задач синтеза систем автоматического управления объектами с запаздыванием. Они охватывают традиционный подход на основе аппроксимации передаточной функции звена запаздывания его дробно-рациональным выражением, а также оригинальный путь, позволяющий сохранить точное описание звена запаздывания при решении задач синтеза регуляторов систем автоматического управления. В работе выбран последний вариант, который базируется на привлечении частного случая преобразования Лапласа, обеспечивающего переход к описанию динамических систем в форме функций-изображений, имеющих вещественную переменную. Этот численный метод дает возможность получать дискретные модели динамических систем, сочетая преимущества численных методов и цифровых вычислительных средств. На основе численного метода рассмотрены три актуальные задачи синтеза и исследования систем указанного класса. Первая из них связана с аппроксимацией звена запаздывания. Представлен сравнительный анализ подходов, базирующихся на отрезках ряда Тейлора, дроби Паде и численного метода. Выявлены преимущества последнего: более высокая точность и, главное, возможность перераспределения погрешности приближения в области малых/больших значений времени. В рамках второй задачи показана возможность формирования и решения уравнения синтеза систем автоматического управления без аппроксимации звена запаздывания, обеспечивая достижение потенциально возможной точности синтеза. Третья задача раскрывает возможности численного метода в оценивании точности синтеза систем автоматического управления и сравнения нескольких вариантов. Предложен вариант оценивания, не требующий аппроксимации звена запаздывания. Результаты проиллюстрированы примерами расчетов.

17. Облачная платформа IACPaaS для разработки оболочек интеллектуальных сервисов: состояние и перспективы развития [№3 за 2018 год]
Авторы: Грибова В.В., Клещев А.С., Москаленко Ф.М., Тимченко В.А., Федорищев Л.А., Шалфеева Е.А.
Просмотров: 9267
В работе описаны основные характеристики и функциональные возможности платформы облачных вычислений IACPaaS, которая поддерживает три модели предоставления облачных сервисов – PaaS, SaaS и DaaS. Платформа предназначена для разработки специализированных (то есть ориентированных на определенные предметные области и/или классы решаемых задач) оболочек интеллектуальных сервисов, а также прикладных интеллектуальных сервисов с использованием таких оболочек, которые при этом предоставляются и как облачные сервисы платформы. Создание (сопровождение) прикладных сервисов с помощью оболочки сводится к формированию (модификации) базы знаний с использованием предоставляемых этой оболочкой средств формирования баз знаний и связыванию ее с решателем задач. Решатель задач состоит из набора агентов – программных компонентов, взаимодействующих друг с другом посредством обмена сообщениями. В специализированных оболочках при представлении знаний используется специфичное для предметной области концептуальное представление, определяемое онтологией той области, для которой создается оболочка. Такая проблемно-ориентированная модель (язык) представления знаний используется средством формирования баз знаний для генерации ориентированного на экспертов предметной области пользовательского интерфейса. В результате эксперты могут формировать и сопровождать базы знаний и данных в привычной для себя системе понятий (без посредников в лице инженеров-когнитологов или дополнительного обучения), не совершая ошибок в использовании языка представления знаний. Платформа IACPaaS предоставляет базовую (универсальную) и множество специализированных технологий разработки оболочек прикладных интеллектуальных сервисов с использованием инструментальных средств поддержки этих технологий. Также предоставляется технология взаимодействия агентов решателей задач с внешним (не входящим в состав платформы IACPaaS) программным обеспечением. Она основана на стандартном механизме обработки http-запросов и возможности запуска исполняемых файлов внешнего программного обеспечения из программ (скриптов), расположенных на web-сервере.

18. Повышение скорости логического вывода продукционных экспертных систем путем использования аспектно-ориентированного подхода [№3 за 2018 год]
Авторы: Гончаров А.А., Семенов Н.А.
Просмотров: 8082
Каждая экспертная система базируется на модели представления знаний. К наиболее общим моделям относятся продукционная модель, семантические сети и фреймы. Наиболее распространено применение продукционной модели. В статье рассматривается актуальный недостаток продукционных систем, связанный с низкой эффективностью процесса логического вывода, по сравнению с другими моделями представления знаний. Описан предлагаемый способ повышения эффективности процесса логического вывода в продукционных системах, основанный на использовании аспектно-ориентированного подхода. Аспектно-ориентированный подход позволяет выявлять пересекающиеся функциональные элементы и обеспечивать их консолидацию в ходе создания архитектуры и реализации системы. Впервые представленный в 1997 году, данный подход популярен и в настоящее время. В качестве примера приводится набор из продукционных правил экспертной системы выбора требований, предъявляемых к заданному уровню контроля в соответствии с требованиями руководящих документов. В данном наборе продукционных правил фактами являются значения уровней контроля, а в виде действий представлены требования, предъявляемые к выбранному уровню контроля. Предложенный аспектно-ориентированный подход к организации продукционных систем позволил повысить скорость логического вывода в экспертных системах. Сокращение количества операций при поиске решения и избавление от перебора фактов и действий стало возможным благодаря выделению в аспекты пересекающихся фактов и действий из набора продукционных правил.

19. Нейросетевой метод обнаружения вредоносных программ на платформе Android [№3 за 2018 год]
Авторы: Татарникова Т.М., Журавлев А.М.
Просмотров: 7930
Непрерывный рост числа вредоносных программ, нацеленных на операционную систему Android, делает актуальной задачу их обнаружения. Отсутствие централизованного механизма распространения приложений и недостаточная эффективность существующих решений усугубляют проблему. Экспериментально показана недостаточная эффективность существующих механизмов обнаружения вредоносных программ операционной системы Android. Необходимость автоматизированного решения, позволяющего повысить вероятность обнаружения вредоносных программ операционной системы Android, в том числе ранее неизвестных, модифицированных и обфусцированных версий уже известных программ, определила цель исследования. В работе применялись методы классификации нейронных сетей, статического анализа кода и анализа поведения программы в виртуальной среде. Новизна предлагаемого решения состоит в использовании классификационных признаков, полученных как статическим анализом кода, так и анализом поведения программы на виртуальном устройстве. Предложенный подход устраняет недостатки существующих решений рассматриваемой проблемы. Экспериментально доказана способность предложенного решения обнаруживать вредоносные программы, не использовавшиеся в обучении нейронной сети, а также обфусцированные экземпляры. Практическая значимость предлагаемого решения заключается в его применении для построения систем обнаружения вредоносных программ операционной системы Android, которую можно использовать в магазине приложений Android.

20. Автоматизированная система защиты доступности информации от атак внешним несанкционированным трафиком в UNIX-подобных системах [№3 за 2018 год]
Авторы: Пальчевский Е.В., Халиков А.Р.
Просмотров: 10048
Данная статья посвящена разработке программного модуля для защиты доступности информации при массивных DoS- и DDoS-атаках. Разработанная система позволяет в автоматизированном режиме определять тип и вид атак внешним несанкционированным трафиком, а также отфильтровывать сетевые пакеты по заданному лимиту (от 10 тысяч до 7 миллионов в секунду) с последующим распределением нагрузки по физическим и логическим ядрам кластера. На первом этапе разработки были проанализированы направленности DoS- и DDoS-атак, а также рассмотрены аналогичные решения системы защиты от DDoS-атак. Второй этап представляет собой техническую разработку автоматизированной системы защиты доступности информации AntiDDoS: показаны основной функционал и схема работы системы защиты от DDoS-атак. Основной функционал представлен следующими техническими данными: название функции, цель выполнения, условие работы и результат выполнения. Третьим этапом является апробация реализованной системы в течение десяти дней, результаты которой представлены в виде таблицы со среднесуточной нагрузкой на ресурсы ЭВМ. Созданная система защиты доступности информации позволяет эффективно отфильтровывать сетевые пакеты в автоматизированном режиме, а также отправлять все данные в СУБД MySQL с последующим выводом информации в веб-интерфейс. Веб-часть является одной из управляющих частей разработанной системы. В ней реализована возможность управления системой с персональных компьютеров/серверов и мобильных устройств. Разработанная автоматизированная система защиты доступности информации от атак внешним несанкционированным трафиком AntiDDoS показала высокую стабильность и надежность при фильтрации сетевых пакетов в больших и малых объемах. Средняя загруженность центрального процессора при DDoS-атаках принимает значение 6,64 %, тогда как без использования данной системы нагрузка при DDoS-атаке может повышаться до 100 %. Пониженная нагрузка является приемлемой и позволяет одновременно запускать сложные вычислительные операции без нарушения работоспособности системы.

◄ ← Предыдущая | 1 | 2 | 3 | 4 | Следующая → ►