Программные продукты и системы

Статьи из выпуска № 3 за 2018 год.

Упорядочить результаты по: Дате публикации | Заголовку статьи | Авторам

21. Эффективность поэтапного применения средств защиты с пересечением областей обнаружения угроз [№3 за 2018 год]
Авторы: Коломойцев В.С., Богатырев В.А.
Просмотров: 8681
В работе исследованы возможности повышения эффективности схемы безопасного доступа «Прямое соединение» на основе выбора вариантов ее построения с учетом поэтапного применения различных средств защиты информации и их объединения в систему кластерной архитектуры, направленного на консолидацию ограниченных ресурсов защиты. Консолидация ресурсов защиты проводится с целью достижения максимальной защищенности при минимальных задержках и стоимости системы. Предложены критерии эффективности систем защиты информации, ориентированные на повышение вероятности обнаружения угроз за минимальное время, с учетом его возможной ограниченности. Данные критерии учитывают среднее время пребывания запросов и вероятности обнаружения и устранения угроз системой защиты информации. Время обслуживания на каждом этапе предполагается распределенным по показательному закону. Предложены модели оценки вероятности обнаружения угроз и задержек их поиска в зависимости от последовательности применения средств защиты информации в узлах. Модели учитывают пересекаемость множеств угроз, обнаруживаемых различными средствами защиты информации. Показана возможность реализации адаптивной стратегии последовательного применения средств защиты информации для предотвращения угроз информационной безопасности в зависимости от изменяемой интенсивности поступающих запросов. Рассмотрены варианты комплектации узлов полным или частичным набором имеющихся программных или аппаратно-программных средств защиты информации.

22. Алгоритм оценки значения остаточных рисков угроз информационной безопасности с учетом разделения механизмов защиты на типы [№3 за 2018 год]
Авторы: Дерендяев Д.А., Гатчин Ю.А., Безруков В.А.
Просмотров: 8153
На основе анализа современных подходов к оценке риска реализации угроз информационной безопасности можно сделать вывод, что большинство из них не рассматривают разделение механизмов защиты на типы, которое позволило бы более качественно проанализировать существующую систему защиты на предприятии. Представленный алгоритм учитывает такое разделение и рассматривает каждый тип с упором на его особенности. Ввиду отсутствия четкого разграничения механизмов защиты предложено разделить их на две группы: технические и организационные. Для расчета остаточного риска учитываются дополнительные переменные, такие как вероятность корректной работы механизма защиты и вероятность преодоления механизма при реализации угрозы. Для технических механизмов защиты необходимо учитывать вероятность перехода в неработоспособное состояние с течением времени. Рассматривая организационные меры, стоит принять во внимание истечение ее срока действия или изменение в связи с меняющимися условиями. Ввиду случайного характера таких процессов для определения их вероятностей используются математические аппараты скрытой марковской модели и случайных марковских процессов. Итоговый показатель остаточного риска определяется с помощью альтернативной математической модели, полученной на основе полного факторного эксперимента и позволяющей получить более корректные значения, рассматривая входные параметры на верхнем и нижнем уровнях. В результате реализации алгоритма определяются значения остаточных рисков с учетом противодействия угрозе каждого из типов защитных мер, что дает возможность более четко определять недостатки системы защиты.

23. Разработка и программная реализация гибридного алгоритма решения оптимизационных задач автоматизированного проектирования [№3 за 2018 год]
Авторы: Гладков Л.А., Лейба С.Н., Тарасов В.Б.
Просмотров: 11052
В статье рассмотрен гибридный алгоритм решения сложных оптимизационных задач проектирования на примере решения задач размещения и трассировки элементов схем цифровой электронно-вычислительной аппаратуры. Приведена постановка задачи, выбраны ограничения области допустимых решений и сформулирован критерий оценки качества получаемых решений. Предложен новый гибридный подход к решению рассматриваемой задачи на основе сочетания эволюционных методов поиска, математического аппарата нечеткой логики и возможностей параллельной организации вычислительного процесса, а также модифицированный оператор миграции для обмена информацией между популяциями решений в процессе выполнения параллельных вычислений. Разработана структура параллельного гибридного алгоритма. Показана реализация модуля нечеткого управления на основе использования многослойной нейронной сети и функции Гаусса. Отмечены основные отличия предложенной структуры нейронной сети от традиционных нейронных сетей. Сформулированы основные принципы работы блока нечеткого управления. Подробно рассмотрены особенности программной реализации предложенного гибридного алгоритма. Сформулированы требования к архитектуре разрабатываемой программы с учетом необходимости поддержки свойств модульности и расширяемости приложения. Приведены примеры описания элемента печатной платы на основе существующих спецификаций. Описана структура интерфейса, представлены основные элементы графического интерфейса разработанного приложения. Для оценки качества получаемых решений и процесса поиска решений в целом предложено использовать параметры, характеризующие динамику изменения среднего и лучшего значений целевой функции, а также разнообразие популяции. Дано краткое описание проведенных вычислительных экспериментов, подтвердивших эффективность предло-женного метода. Показаны зависимости вероятности выполнения генетических операторов от значений управляющих параметров.

24. Система моделирования поведения групп робототехнических агентов с элементами социальной организации Кворум [№3 за 2018 год]
Авторы: Карпов В.Э., Ровбо М.А., Овсянникова Е.Е.
Просмотров: 12672
В работе описана архитектура среды многоагентного моделирования Кворум, разработанной для реализации конструктивных решений и алгоритмов индивидуального поведения агентов-роботов, а также для моделирования поведения больших групп роботов. Основной задачей системы является инструментальное обеспечение исследований в области применения методов социальной организации в групповой робототехнике. Кворум – это прототип системы имитационного и агентного моделирования, которая должна адекватно абстрагировать сложность физической системы, обеспечивая удобные интерфейсы и библиотечные модули для моделирования групп мобильных роботов и отдельных внутренних структур агента. Она была построена как модульная, легко расширяемая система, ориентированная на моделирование систем с большим количеством агентов за счет упрощения физических и других эффектов, а также благодаря способности выполнять моделирование с использованием параллельных вычислений. Показано, что предлагаемый метод моделирования подобных систем применим к широкому спектру задач из области групповой робототехники с элементами социальной структуры (а также роевой и групповой робототехники в целом). Некоторые особенности архитектуры и модели, используемые в Кворум, позволяют расширить ее в последующих итерациях для полной поддержки моделирования на параллельных вычислительных системах. Одной из важных особенностей Кворум является ориентация на управление реальными робототехническими системами. Для этого система обеспечивает использование одинаковых интерфейсов управления как для вычислительной модели, так и для реальных роботов. Система была апробирована на ряде характерных для групповой робототехники задач, особенно тех, которые используют механизмы социальной структуры, а также на группе лабораторных роботов разных типов, поддерживающих интерфейс системы моделирования Кворум.

25. Алгоритмическая неразрешимость проблемы первопорядковой определимости формул логики ветвящегося времени [№3 за 2018 год]
Авторы: Рыбаков М.Н., Чагрова Л.А.
Просмотров: 5301
В качестве формального средства, описывающего свойства различных структур (в том числе структур вычислений), обычно используют язык логики предикатов. Этот язык, с одной стороны, понятен и удобен, а с другой, многие вопросы, важные с прикладной точки зрения, для него алгоритмически неразрешимы, то есть не могут быть решены программно. Сейчас существует много альтернативных языков, позволяющих описывать вычисления и их свойства, при этом, в отличие от языка логики предикатов, аналогичные вопросы для них алгоритмически разрешимы. В работе рассматривается один из таких языков – язык логики ветвящегося времени CTL. Он используется для верификации программ, так как содержит средства для описания свойств программных вычислений, в частности, свойств бинарного отношения, возникающего в реляционной семантике Крипке. В работе исследуется возможность алгоритмического нахождения формул языка первого порядка, которые задают те же классы шкал Крипке, что и формулы языка логики CTL. Известно, что для интуицинистских формул проблема их первопорядковой определимости алгоритмически неразрешима. Показано, как, используя перевод Гёделя интуиционистских формул в модальные, а затем перевод получившихся модальных формул в формулы языка логики CTL, свести проблему первопорядковой определимости интуиционистских формул на шкалах Крипке к проблеме первопопорядковой определимости CTL-формул на шкалах Крипке. В качестве следствия такого сведения получена алгоритмическая неразрешимость соответствующей проблемы для CTL. В заключении обсуждаются возможные модификации приведенной конструкции с целью распространения полученного результата на фрагменты языка логики CTL, а также алгоритмическая разрешимость проблемы CTL-определимости формул первого порядка.

26. Модель группировки радиоэлектронных систем для оценки временных показателей надежности [№3 за 2018 год]
Авторы: Игнатьев С.В., Плакса Ю.А., Красников А.В., Дрожжин А.В.
Просмотров: 6546
Эффективное применение комплексов специального назначения, основу которых составляют радиоэлектронные системы, предполагает выбор оптимальных методов эксплуатации, организации и проведения технического обслуживания, войскового ремонта и снабжения комплексов запасными инструментами и принадлежностями с целью обеспечения высокой степени готовности этих комплексов к применению по предназначению. Для этого создана система технической эксплуатации, эффективность функционирования которой зависит от взаимного расположения радиоэлектронных систем на местности. Основные положения работы связаны с построением модели группировки радиоэлектронных систем, которая является основой для разработки инструментальной среды, с учетом пространственного расположения элементов группировки и временных соотношений между ними. Построение модели группировки выполняется в два этапа. Первый этапа заключается в построении модели транспортной сети местности, которая представляет собой совокупность графа и матрицы достижимости. Такое представление позволяет получить все возможные маршруты между элементами транспортной сети. На втором этапе осуществляется описание группировки радиоэлектронных систем путем выделения на графе транспортной сети вершин особого типа, в которых размещаются элементы группировки радиоэлектронных систем. Далее производится построение пространственно-временной модели группировки радиоэлектронных систем, представляющей собой совокупность графа и подматриц достижимостей, где каждому маршруту между элементами группировки ставится в соответствие временной показатель (время движения по маршруту). Пространственно-временная модель группировки, программно реализованная на языке С#, позволяет рассчитать временные показатели надежности с учетом влияния различных факторов и оценить степень их влияния на коэффициент готовности.

27. F-Ranking: компьютерная система для ранжирования нечетких чисел [№3 за 2018 год]
Авторы: Радаев А.В., Коробов А.В., Яцало Б.И.
Просмотров: 9256
Во многих областях своей деятельности человек сталкивается с неопределенностями, одним из способов учета и анализа которых является использование нечетких множеств, нечеткой логики и нечетких чисел в частности. Использование нечетких чисел в рамках анализа решений неизбежно ведет к задачам их сравнения и ранжирования. Большинство существующих систем, использующих нечеткие числа, несмотря на разнообразие методов ранжирования, применяют в своей работе лишь методы дефаззификации. Однако замена нечеткого числа одним действительным числом (как и замена плотности распределения вероятностей соответствующим математическим ожиданием) неизбежно ведет к сужению и потере информации, содержащейся в исходном нечетком числе. В работе представлена оригинальная компьютерная система F-Ranking для ранжирования нечетких чисел раз-личного типа: в качестве входных могут использоваться треугольные, трапециевидные и кусочно-линейные (в том числе кусочно-непрерывные сверху) нечеткие числа, а также синглтоны. В системе реализованы три метода ранжирования нечетких чисел, основанных на дефаззификации (методы центра тяжести, медианы и интеграла средних значений альфа-срезов), а также два метода ранжирования, основанные на оценке нечеткой приемлемости рангов (Fuzzy Rank Acceptability Analysis) с использованием двух (Юаня и интегрального) нечетких отношений предпочтения. Для последних двух методов доступны также нечеткая мера предпочтения одного нечеткого числа над другим и нечеткие индексы приемлемости рангов (Fuzzy Rank Acceptability Indexes). В статье дано краткое описание алгоритмов указанных методов. Проведен обзор существующих систем, которые в той или иной степени могут быть использованы для ранжирования нечетких чисел. Представлены структура системы F-Ranking, входные и выходные формы для рассматриваемых методов ранжирования. Приведены примеры ранжирования нечетких чисел с использованием реализованных методов, иллюстрирующие как отличительные особенности самих методов, так и возможности всей системы F-Ranking в целом.

28. Входной язык системы автоматизированного проектирования поковок типа валов [№3 за 2018 год]
Авторы: Канюков С.И., Коновалов А.В., Муйземнек О.Ю.
Просмотров: 10665
В Институте машиноведения УрО РАН разработана система автоматизированного проектирования технологических процессов ковки валов на прессах. В состав лингвистического обеспечения системы включен специализированный входной язык, предназначенный для ввода исходной информации и оперативных корректировок пользователями промежуточных и окончательных результатов проектирования поковок. Ввод исходной информации может быть осуществлен в двух вариантах: ввод информации о новой детали, чтение и корректировка (при необходимости) информации о детали (или поковке), уже имеющейся в БД. Фрагмент входного языка системы, предназначенный для ввода информации о новой детали, предусматривает заполнение трех зон соответствующего меню, которые содержат общую информацию о детали, информацию о геометрии детали и задание на проектирование. Последнее включает перечень задач, которые необходимо решить в процессе автоматизированного проектирования поковки. Автоматизированное проектирование поковки предусматривает назначение припусков на термообработку и механическую обработку, добавление различных проб для проведения механических испытаний и макроконтроля, назначение кузнечных напусков, определение технических требований и заканчивается моделированием рабочего чертежа заготовки, состоящего из семи графических зон. Фрагмент входного языка, предназначенный для корректировки рабочего чертежа заготовки, позволяет выбрать формат чертежа А3 или А4, изменять размеры графических зон с масштабированием геометрических объектов и перемещением их в поле чертежа, корректировать числовые и текстовые значения параметров поковки внутри зон через выпадающие меню, управлять видимостью зон. Описанный в статье входной язык системы автоматизированного проектирования технологических процессов для автоматизированного проектирования поковок обеспечивает удобный ввод исходной информации о детали, гарантирует получение рабочих чертежей заготовок, пригодных для запуска в производственный процесс, и существенно облегчает адаптацию системы к условиям разных предприятий.

29. Система статистического анализа и контроля стабильности вибраций гидроагрегата [№3 за 2018 год]
Авторы: Клячкин В.Н., Кувайскова Ю.Е., Иванова А.В.
Просмотров: 6337
Система вибромониторинга гидроагрегата включает показания распределенной сети интеллектуальных датчиков относительной и абсолютной вибраций, а также датчиков измерения скорости вращения вала. Эти датчики предназначены для работы в составе системы управления гидроагрегатом. Датчики объединяются в единую локальную сеть для передачи данных о параметрах вибраций в систему управления. В режиме работы в сети при условии стационарной работы агрегата для оценки стабильности вибраций могут быть использованы алгоритмы многомерного статистического контроля, аналогичные применяемым при контроле многопараметрических технологических процессов. Такой подход обеспечивает раннее выявление нарушений процесса статистическими методами и своевременное принятие управляющих воздействий. На основе проведенного исследования и анализа результатов вибромониторинга гидроагрегата на Краснополянской ГЭС разработана программная система, обеспечивающая контроль стабильности вибраций. Система включает три подсистемы: для визуализации и группировки показателей, для контроля независимых и коррелированных групп показателей по критериям стабильности среднего уровня и для рассеяния соответствующих процессов. Для контроля независимых показателей используются карты Шухарта для средних значений и стандартных отклонений. При контроле коррелированных показателей применяются карты Хотеллинга для мониторинга среднего уровня процесса и карта обобщенной дисперсии для мониторинга многомерного рассеяния. Система позволяет своевременно выявлять возможные нарушения и обеспечивает предотвращение выхода контролируемых показателей за пределы допустимых значений.

30. Моделирование нанопористых структур кремний-резорцинол-формальдегидных аэрогелей [№3 за 2018 год]
Авторы: Лебедев И.В., Тыртышников А.Ю., Иванов С.И., Меньшутина Н.В.
Просмотров: 8681
Данная работа посвящена исследованию и моделированию структуры кремний-резорцинол-формальдегидных аэрогелей. Были проведены экспериментальные исследования получения гибридных кремний-резорцинол-формальдегидных аэрогелей, в основе которых варьирование условий их получения (соотношение реагентов, количество растворителя и т.д.). В качестве структурных характеристик были выбраны следующие параметры: удельная площадь поверхности и распределение пор по размерам. Генерация структур, соответствующих реальным, открывает возможности для моделирования различных свойств аэрогелей in silico, что, в свою очередь, позволяет экономить ресурсы на проведении дорогостоящих экспериментов. В ходе выполнения работы изучены существующие методы генерации пористых структур кремний-резорцинол-формальдегидных аэрогелей. Для моделирования структур таких аэрогелей выбран метод Diffusion-Limited Cluster Aggregation (DLCA). Были проведены вычислительные эксперименты по генерации модельных структур и их сравнение с экспериментальными по выбранным критериям (распределение пор по размерам и удельная площадь поверхности). Результаты, полученные в процессе вычислительных экспериментов, показали хорошую сходимость между экспериментальными и моделируемыми структурами гибридных кремний-резорцинол-формальдегидных аэрогелей. Для реализации данного метода был разработан алгоритм, написанный на языке программирования C# в среде разработки Microsoft Visual Studio. Для функционирования созданного ПО необходимы операционная система Microsoft Windows 7 и выше и не менее 2 Гб ОЗУ. В статье приведены результаты вычислительных экспериментов и алгоритм генерации структур кремний-резорцинол-формальдегидных аэрогелей. Разработанное ПО позволяет получать реальные структуры кремний-резорцинол-формальдегидных аэрогелей с заданными структурными характеристиками.

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