Программные продукты и системы

Статьи из свежего выпуска

Упорядочить результаты по: Дате публикации | Заголовку статьи | Авторам

11. Ускорение расчета критериальной функции в задаче размещения всенаправленных антенн [№3 за год]
Авторы: Ай Мин Тайк, Лупин С.А., Телегин П.Н., Шабанов Б.М.
Просмотров: 528
В работе представлены исследования эффективности табличного метода расчета одного из критериев при решении задачи поиска оптимального варианта размещения набора всенаправленных антенн. Задача определения пространственного положения активных элементов беспроводных сетей относится к задачам многокритериальной дискретной оптимизации. Одним из основных критериев оптимальности решения выступает площадь зоны покрытия. Этот параметр определяет не только доступность сетевых услуг для абонентов, но и затраты оператора на создание и поддержку сетевой инфраструктуры. Для решения задачи размещения антенн в работе используется алгоритм полного перебора вариантов, обеспечивающий нахождение точного решения задач дискретной оптимизации. Вычислительная сложность этого алгоритма зависит как от размеров пространства поиска решения, так и от сложности расчета критериальных функций. Результаты проведенных экспериментов показывают, что табличный метод позволяет в семнадцать раз ускорить вычисление значения критерия, обеспечивающего отсутствие перекрытия зон приема. Метод эффективен и в параллельной реализации алгоритма. При запуске приложения на двенадцати потоках было получено более чем шестикратное снижение времени вычислений. Замена непосредственных вычислений значения критерия на предварительно рассчитанные табличные значения может быть эффективно использована и в других задачах дискретной оптимизации.

12. Визуальная оценка качества работы генератора псевдослучайных чисел для решения криптографических задач [№3 за год]
Авторы: Татарникова Т.М., Булгаков Д.А.
Просмотров: 491
Статья посвящена методам и тестам, используемым для оценки различных генераторов случайных чисел (ГСЧ), и разработке приложения для проведения приблизительной визуальной оценки ГСЧ. Описываются разновидности и ключевые характеристики ГСЧ. Рассматриваются математические методы и программные тестовые пакеты, предназначенные для оценки ГСЧ, такие как тесты Национального института стандартов и технологий США (NIST), Dieharder, PractRand, ENT и RaBiGeTe. Предлагается альтернативный способ проведения быстрой приблизительной оценки качества генерации при помощи визуализации. Суть предлагаемого решения в том, чтобы, во-первых, разделять каждое целое число на три части – по 8 бит каждая и, во-вторых, преобразовывать полученные значения в цвета RGB, которые кодируются тремя байтами. Функционал движка рендеринга позволяет сформировать растровую текстуру – матрицу пикселей из полученных чисел с наложением этой текстуры на 2D-плоскость. Для реализации этой процедуры использованы средства игрового движка Unity. Также в приложении предусмотрен инструмент генерации последовательностей из 65 536 целых положительных чисел при помощи четырех разных алгоритмов генерации случайных чисел: System Random от компании Microsoft, Unity Random от разработчиков игрового движка Unity, стандартного алгоритма Rand языка C и алгоритма Лемера. Получаемая визуализация позволяет пользователю легко обнаруживать в исходном наборе чисел различные повторяющиеся структуры или артефакты. Работа визуализатора протестирована как на заведомо неслучайных наборах чисел, так и на истинно случайных числах, полученных от квантового генератора. В перспективе планируется применение визуализации для начальной быстрой оценки результатов генерации случайных чисел в блокчейн сети.

13. Компоненты и функциональность программного средства моделирования структуры импортозамещения [№3 за год]
Авторы: Абу-Абед Ф.Н., Жиронкин С.А.
Просмотров: 556
Предметом данного исследования являются создание основных компонентов средства для моделирования структуры импортозамещения в российской экономике и определение его функциональности. Актуальность заключается в отсутствии на сегодняшний день программных аналогов и разработок на отечественном рынке IT для решения поставленной задачи. Для исследования применяются методы системного анализа, имитационного моделирования, визуального проектирования и объектно-ориентированного программирования. Моделирование выпуска продукции для внутреннего рынка требует поиска оптимального сочетания значений объемов факторов производства (капитала и труда) и их эффективности. Для этого необходимо создать программное средство, которое отражает математическую модель импортозамещения, основанную на его целевой функции, и связывает различные классы, БД и пользовательский интерфейс. В настоящей статье приведены основные классы, каждый из которых играет определенную роль в расчетах и моделировании импортозамещения, исследуется их взаимодействие, представленное в виде диаграммы. В разработанном приложении через методы классов выполняются команды и процедуры; представлен алгоритм взаимодействия пользователя с приложением. Предложенная БД приложения включает в себя таблицы переменных, необходимых для определения значений целевой функции (количество отраслей и продуктов, массивы стоимости основного капитала и количества работников, изменения фондоотдачи и производительности труда и прочее) и результатов (искомых отраслевых объемов инвестиций, занятости и выпуска). Интерфейс приложения дает пользователю возможность рассчитать значения целевой функции структуры импортозамещения, используя кнопки, открывающие диалоговые окна для ввода значений и запуска расчетов. Научная новизна заключается в получении результатов, позволяющих оптимизировать решение важной задачи в контексте регулирования национальной экономики – в моделировании структуры импортозамещения в условиях усиления внешних шоков и технологических ограничений.

14. Компьютерное моделирование сложных взаимодействий отдельных элементов гранулированных материалов с применением функционально заданных объектов [№3 за год]
Авторы: Вяткин С.И., Долговесов Б.С.
Просмотров: 520
В статье предложен метод контактной динамики для гранулированных материалов с применением функционально заданных объектов. Рассмотрена задача моделирования сложных взаимодействий большого количества отдельных элементов этих материалов с использованием информации о массе, местоположении и контактах соприкасающихся поверхностей для получения линейной сложности по общему числу контактов, обнаруженных на каждой итерации. Предложенный метод контактной динамики основан на численном моделировании с предоставлением доступа ко всем переменным, на негладкости в пространстве времени и силы, то есть в пространстве конфигурационных переменных допустимым множеством является область, ограниченная набором поверхностей. В случае столкновения функция времени, представляющая скорость, будет прерывистой. Трение определяется соотношением между силой реакции и локальной относительной скоростью. Предложен метод вычисления скорости для моделирования больших наборов твердых тел. В качестве отдельных элементов гранулированных материалов используются функционально заданные объекты, в частности, эллипсоиды. В методе отсутствуют повторные попарные сравнения между объектами, что обусловливает линейную сложность по общему числу контактов, обнаруженных на каждой итерации. Разработана модель трения в конфигурационном пространстве твердых тел, основанная на принципе максимального рассеивания. В результате она объединяет трение качения и скольжения, обеспечивая ожидаемые характеристики, с вычислением допустимой скорости и реакции на трение для всех объектов. Работоспособность метода подтверждена компьютерной симуляцией. Эксперименты показали, что в микроскопическом масштабе времени столкновение может разделиться на несколько отдельных эпизодов контакта. Это при-водит к тому, что исход столкновения значительно зависит от формы соответствующих тел. В случае, когда отдельные элементы гранулированных материалов имеют вид эллипсоидов, результат оказывается более приемлемым. Предложенный метод контактной динамики может быть полезен для вычисления квазистатических эволюций гранулированных материалов, например, в машиностроении, строительстве, при численной обработке с помощью конечных элементов динамических и квазистатических задач, связанных с деформируемыми телами.

15. Распознавание и отслеживание дефектов дорожного полотна  в реальном времени на основе комплексного использования стандартных вычислительных процедур и глубоких нейронных сетей [№3 за год]
Авторы: Антонов М.О., Темкин И.О.
Просмотров: 545
В данной работе рассматриваются вопросы, связанные с распознаванием и отслеживанием дефектов дорожного покрытия в режиме реального времени. Это является важной задачей для современных систем мониторинга, беспилотного транспорта и управления дорожной инфраструктурой. Предложенная система способна выявлять дефекты дорожного покрытия с помощью глубоких нейронных сетей и отслеживать их путем присвоения уникальных идентификаторов. Использованная для распознавания дефектов модель YOLOv8 продемонстрировала высокую точность и скорость в задачах обнаружения объектов. Модель была обучена на составных наборах данных, что позволило добиться надежного обобщения. Примечательной особенностью предлагаемого подхода является отсутствие жестких требований к техническим характеристикам камер и других компонентов системы, это делает решение гибким и адаптируемым к различным условиям эксплуатации. Отслеживание дефектов реализовано с помощью венгерского алгоритма и фильтра Калмана, что обеспечивает высокую точность и надежность процесса наблюдения. Венгерский алгоритм эффективно устанавливает соответствия между обнаружениями в последовательных кадрах, а фильтр Калмана сглаживает траектории и прогнозирует будущие положения дефектов, что имеет решающее значение для точного присвоения уникальных идентификаторов и анализа данных. Представленные параметры обучения моделей, оценки потребления вычислительных ресурсов и производительности системы показывают, что предлагаемое решение имеет приемлемые характеристики для применения в режиме реального времени. Эти измерения помогают оценить затраты на внедрение и определить потенциал интеграции в существующие системы мониторинга. Таким образом, представленное решение обеспечивает высокоэффективное и точное распознавание и отслеживание дефектов дорожного покрытия в режиме реального времени, повышая безопасность и качество дорожной инфраструктуры, а также упрощая управление и планирование работ по техническому обслуживанию.

16. Динамическая генерация пользовательского интерфейса мобильного медицинского приложения на основе онтологического подхода [№3 за год]
Авторы: Грибова В.В., Лифшиц А.Я., Москаленко Ф.М., Шалфеева Е.А., Шевченко Н.Е.
Просмотров: 537
Системы поддержки принятия врачебных решений призваны помогать врачам своевременно принимать правильные решения. Особое значение имеет использование таких систем у постели больного удаленно от медицинских центров и поликлиник. Структура электронной медицинской карты имеет много иерархически представляемых разделов, а разнообразие вносимой в нее информации оценивается десятками тысяч возможных терминов и их значений. Учитывая это, актуальной является разработка новых методов генерации мобильного пользовательского интерфейса заполнения электронной медицинской карты. Разработан метод генерации адаптивного интерфейса заполнения электронной медицинской карты пациента для мобильных приложений на основе онтологического подхода. Визуализация осуществляется посредством вертикальных слоев, выбираемых по уровням вершин в иерархической семантической структуре документа электронной медицинской карты. Описана технология генерации, продемонстрирована апробация на мобильной оболочке по диагностике заболеваний. Результатом также является новая технология генерации пользовательского интерфейса и реализованная по ней программная оболочка для компоновки сервисов диагностики по произвольным группам заболеваний для мобильных устройств. Практическая значимость технологии состоит в том, что представленный метод генерации интерфейса универсален: может быть использован для создания адаптивных пользовательских интерфейсов в других предметных областях и задачах, для которых характерны большие объемы вводимой сложноструктурированной информации.

17. Автоматизация проверки семантической составляющей  текстовых ответов обучающихся в цифровой образовательной платформе [№3 за год]
Авторы: Леонов А.Г., Мартынов Н.С., Мащенко К.А., Холькина А.А., Шляхов А.В.
Просмотров: 479
Цель настоящего исследования заключается в разработке и применении системы автоматизированной проверки ответов студентов на открытые текстовые вопросы в рамках цифровой образовательной платформы. Раз-работанная система предназначена для существенного снижения нагрузки на преподавателя и минимизации оши-бок первого и второго рода в процессе проверки ответов студентов. Методология исследования включает исполь-зование современных методов извлечения информации, текстового анализа и сопоставления концепций. С помо-щью построения графа синтаксического разбора предложения формируются синтаксические деревья, после чего с учетом особенностей русского языка проводится анализ отношений между их узлами, например, исключение двойных отрицаний, извлечение именованных сущностей (NER) и распознавание лексических взаимосвязей. Для сравнения деревьев используется поиск оптимального пути редактирования, реализованный с применением дина-мического программирования. Результатом исследования является разработанная авторами система, способная оценивать ответы студентов с учетом смысловой глубины содержания текстов, что может обеспечить объектив-ность и прозрачность оценки знаний. Кроме того, она позволяет снизить нагрузку на преподавателей, автоматизи-руя процесс проверки ответов, а возможность параметрической настройки сценария работы системы помогает подстроить ее под поставленные преподавателем специфические требования к ответам. Система способна игно-рировать грамматические ошибки, так как ее фокус направлен на отслеживание расхождений или сходств в смыс-ловой составляющей текстов.

◄ ← Предыдущая | 1 | 2