На правах рекламы:
Переустановка Windows 10
ISSN 0236-235X (P)
ISSN 2311-2735 (E)

Авторитетность издания

ВАК - К1
RSCI, ядро РИНЦ

Добавить в закладки

Следующий номер на сайте

1
Ожидается:
17 Марта 2024

Статьи из выпуска № 4 за 2022 год.

Упорядочить результаты по:
Дате публикации | Заголовку статьи | Авторам

1. Организационные проблемы реализации гибких подходов  в разработке прикладного программного обеспечения [№4 за 2022 год]
Авторы: Саяпин О.В., Тиханычев О.В., Безвесильная А.А.
Просмотров: 1814
В статье рассмотрены особенности каскадных и гибких подходов к организации разработки прикладного программного обеспечения автоматизированных систем управления, выявлены их положительные стороны и недостатки. Особенно критичными из недостатков представляются увеличение сроков разработки и слабое взаимодействие между заказчиком и разработчиком при использовании каскадного подхода. В то же время существующими нормативными документами именно такой под-ход определяется как основной. С использованием общенаучных методов анализа и синтеза обеспечено получение количественных и качественных оценок по времени и ожидаемому результату применения при разработке ПО каскадного и гибкого подходов. По результатам сравнения полученных оценок сформирован вывод о том, что рациональным решением может служить замена каскадного подхода на гибкий. В то же время, как показал анализ нормативно-технической документации, применению при разработке прикладных программ гибких подходов препятствуют имеющиеся организационные проблемы, связанные не только с требованиями нормативных документов, но и со сложностью координации работ, выполняемых распределенными коллективами исполнителей. По результатам анализа типового процесса разработки прикладного ПО автоматизированных систем управления авторами сформулированы предложения о возможных вариантах замены каскадных подходов на гибкие или комбинированные. Новизна предложенного подхода к организации разработки заключается в обеспечении гибкости реализации требований заказчика, а его внедрение позволит выстроить систему разработки, обеспечивающую повышение заинтересованности всех участников процесса в конечном результате и осуществляющую процесс непрерывного уточнения требований.

2. Развитие системы «Экспертиза» как инструмента для формирования энциклопедий и наполнения Единого цифрового пространства научных знаний [№4 за 2022 год]
Авторы: Власова С.А., Калёнов Н.Е., Сотников А.Н.
Просмотров: 1715
В статье отражены результаты работ по развитию универсальной настраиваемой web-ориентированной системы экспертизы, предназначенной для выделения из множества объектов тех, которые в максимальной степени отвечают заданным критериям. Оценку каждого объекта осуществляют авторизованные эксперты, которые подбираются на основе характеризующих их структурированных данных, введенных в систему при регистрации эксперта. Система может быть использована для экспертного отбора любых объектов, свойства которых представлены в цифровой форме, а сформулированные критерии оценки определяются этими свойствами. Задача экспертного отбора объектов различного рода является одной из важнейших при формировании контента Единого цифрового пространства научных знаний (ЕЦПНЗ). В основе концепции включения печатных материалов в ЕЦПНЗ лежит принцип точечного отражения (но с глубокой смысловой разметкой текста) наиболее важных фундаментальных изданий в каждой научной области. Отбор таких изданий должен базироваться на экспертном мнении ведущих специалистов в данной области знаний. Принцип экспертного отбора необходимо использовать и при решении вопроса о создании 3D-моделей музейных объектов, а также отражении в ЕЦПНЗ кино-, фото- и аудиоматериалов. Система «Экспертиза» может быть использована для отбора изданий, подлежащих включению в Национальную электронную библиотеку, для отбора авторов статей для Большой российской энциклопедии, для рецензирования статей, поступающих в редакции научных журналов, для проведения конкурсов научных работ, фотографий, видеоматериалов и других объектов, оцениваемые свойства которых могут быть представлены в Интернет. Новая версия системы, представленная в данной статье, по сравнению с предыдущей (2020 г.) обладает более гибким инструментарием настройки – она может быть настроена на экспертизу раз-личных групп (совокупностей) объектов. Объекты каждой совокупности оцениваются по своим критериям своей системой оценок. Под совокупностью можно понимать опубликованные в разные годы фундаментальные монографии, относящиеся к одному научному направлению; статьи, предлагаемые для публикации в определенном журнале; группу специалистов, выразивших желание выступить в качестве авторов заказных научных статей; БД, отражающие объекты одного вида, и т.п. Для каждой совокупности настраивается своя система оценок объектов и существует свой круг экспертов. Результатом работы системы являются различные рейтинговые списки объектов, построенные на основе обработки экспертных оценок. В систему также встроен специальный аппарат, позволяющий пользователю со статусом «администратор» анализировать рейтинговые списки и активность экспертов. В статье дано подробное описание структуры системы, ее функциональности, приводятся примеры использования.

3. Унификация модели представления данных и преобразование форматов на основе нереляционной СУБД Neo4j [№4 за 2022 год]
Авторы: Еремеев А.П., Панявин Н.А.
Просмотров: 2074
Реализация концепции цифровизации обусловила появление множества программных средств, в том числе использующих и методы искусственного интеллекта, обрабатывающие большие потоки данных различной степени сложности. Голосовые помощники, чат-боты, поисковые рекомендательные системы не только используют поступающие актуальные данные, но также хранят и анализируют изменения в этих данных, количество которых постоянно растет. В условиях опасности возникновения комбинаторного взрыва возникают задачи многомерного моделирования, эффективной обработки запросов и извлечения необходимой информации. В статье проводится анализ возможности повышения эффективности многомерного OLAP-моделирования и извлечения темпоральных данных на основе программных компонентов с применением нереляционной СУБД Neo4j. Выбор графовой СУБД основан на отсутствии необходимости строго фиксировать структуру данных на начальном этапе, а также на гибкости самой структуры представления данных, которая может меняться по мере поступления новой информации, в то время как внесение изменений в строгие, заранее фиксированные табличные представления в реляционных СУБД является достаточно дорогостоящей операцией. Классическим способом хранения темпоральных данных (временных моментов и интервалов) является хранение временных меток в качестве атрибутов узлов графа. В то же время данный вариант хранения и оперирования событиями может оказаться недостаточно эффективным в случае большой размерности представления данных. Экспериментальные результаты показали, что граф многомерного куба данных может быть спроецирован на оси координат в виде отдельных темпоральных срезов, где ось абсцисс будет отображать время начала события, а ось ординат время его окончания. Дополнительные оси при необходимости могут вводиться для определения причинно-следственной взаимосвязи процессов, параллельно происходящих во времени. При этом будут поддерживаться правила темпоральной логики Аллена. Рассматривается возможность унификации модели представления внутренней структуры данных различной сложности на основе графов.

4. Требования к программной реализации системы Индустрии 4.0 для создания сетевых предприятий [№4 за 2022 год]
Авторы: Тельнов Ю.Ф., Казаков В.А., Данилов А.В., Денисов А.А.
Просмотров: 2058
В статье определяются требования к программной реализации систем Индустрии 4.0 (i4.0-систем) для создания сетевых предприятий на основе цифровых платформ с использованием многоагентной технологии взаимодействия i4.0-компонентов и онтологического подхода к построению общей концептуальной модели предметной области. В качестве метода исследования предлагается использовать метод декомпозиции i4.0-системы на платформенные программные сервисы и программные административные оболочки, связанные с управлением и функционированием ресурсов (активов) сетевого предприятия, – i4.0-компоненты. За основу построения архитектуры i4.0-системы выбрана эталонная архитектурная модель Индустрии 4.0 RAMI 4.0. Для реализации многоагентного взаимодействия i4.0-компонентов в рамках построения цепочки создания стоимости сетевого предприятия предлагается использовать онтологический под-ход. Основными результатами исследования являются сформулированные требования к программной реализации i4.0-системы с позиции формирования программных сервисов i4.0-платформы и программных административных оболочек i4.0-компонентов по уровням архитектуры RAMI. В качестве программного механизма взаимодействия i4.0-компонентов предложен алгоритм взаимодействия i4.0-компонентов с использованием предметной онтологии. В результате программной реализации сформулированных требований к построению архитектуры i4.0-системы повысятся гибкость и эффективность создания и функционирования цепочек создания стоимости сетевых предприятий в динамично развивающейся бизнес-экосистеме промышленного производства продукции и услуг.

5. Защита от DDoS-атак своими руками: оперативные разработка и внедрение сервиса в Национальной исследовательской компьютерной сети России [№4 за 2022 год]
Автор: Абрамов А.Г.
Просмотров: 2267
Вопросам защиты цифровых инфраструктур организаций и устройств конечных пользователей от постоянно растущих по численности и становящихся все более изощренными киберугроз уделяется сегодня повышенное внимание на самых разных уровнях. Крайне важная задача – обеспечение надежной и эффективной защиты критических инфраструктур крупных операторов связи. Одним из распространенных типов киберугроз являются распределенные сетевые атаки, направленные на отказ в обслуживании (Distributed Denial of Service, DDoS), которые совершаются на разных уровнях сетевого взаимодействия (от инфраструктуры до приложений) и нацелены на различные ресурсы и сервисы. В настоящей работе проведен обзор современных методов и технологий борьбы с DDoS-атаками с акцентом на защиту сетей операторов связи и их пользователей. Обсуждаются использующие механизмы и протоколы динамической маршрутизации методы BGP Blackhole и BGP FlowSpec, а также методы, основанные на интеллектуальном анализе и фильтрации сетевого трафика специализированными системами очистки. Обозначены основные технические требования, критерии качества и некоторые количественные характеристики решений защиты от DDoS-атак, приведены примеры коммерческих и свободно распространяемых систем. Детально описан разработанный и внедренный в эксплуатацию относительно простой сервис за-щиты от DDoS-атак. Сервис базируется на оперативной обработке и анализе в режиме реального времени собираемых с граничных маршрутизаторов данных о сетевых потоках NetFlow и использовании протокола BGP FlowSpec. Приведены общие сведения об аппаратно-программном комплексе, архитектуре и основных компонентах сервиса, задействованных программных пакетах и технологиях, некоторые статистические данные по результатам детектирования DDoS-атак в сетевой инфраструктуре НИКС.

6. Программное средство GraphHunter поиска отображения параллельной программы на структуру суперкомпьютерной системы [№4 за 2022 год]
Авторы: Баранов А.В., Киселёв Е.А., Телегин П.Н., Сорокин А.А.
Просмотров: 1773
Одной из известных задач в области высокопроизводительных вычислений является поиск оптимального отображения процессов параллельной программы на узлы суперкомпьютерной системы. Решение такой задачи позволяет минимизировать накладные расходы на информационные обмены между выполняющимися процессами и, как следствие, повысить производительность вычислений. При поиске отображения суперкомпьютерная система и параллельная программа представляются в виде графов. В настоящей статье задача отображения решается применительно к системе коллективного пользования суперкомпьютером, которая ведет очередь параллельных программ. После прохождения очереди параллельной программе выделяется новое, заранее неизвестное подмножество узлов суперкомпьютера. В этих условиях необходимо за приемлемое время построить граф выделенного подмножества узлов и найти подходящее отображение параллельной программы на этот граф. При поиске отображения предлагается задействовать параллельные алгоритмы, для выполнения которых использовать выделенные узлы суперкомпьютера. Для исследования свойств алгоритмов отображения было разработано программное средство GraphHunter, позволившее провести эксперименты с тремя параллельными алгоритмами: имитации отжига, генетическим алгоритмом и их комбинацией. В настоящей статье рассмотрена структура разработанного программного средства GraphHunter, приведены результаты экспериментов с запусками GraphHunter на суперкомпьютере МВС-10П ОП.

7. Разработка программных моделей доверенного универсального микропроцессора и микропроцессорной системы на его основе [№4 за 2022 год]
Авторы: Аряшев С.И., Гревцев Н.А., Зубковский П.С., Чибисов П.А., Кулешов А.С., Петров К.А.
Просмотров: 1753
При разработке доверенного микропроцессора для цифровых систем управления (систем с критической миссией) требуется разработать программную модель (эмулятор) доверенного микропроцессора и эмулятор системы на его основе для утверждения архитектурной модели и изучения возможностей парирования угроз. Покомандный и поведенческий эмуляторы микропроцессора являются инструментами моделирования микропроцессорной архитектуры и системы в целом и играют фундаментальную роль в различных областях микроархитектурного проектирования. В работе приведены критерии, необходимые для создания доверенных систем, разработаны по-командный эмулятор микроархитектуры доверенного микропроцессора (VMIPS), а также поведенческий эмулятор архитектуры микропроцессорной системы (QEMU) на основе доверенного микропроцессора для утверждения архитектурной модели и изучения возможностей парирования угроз. Поскольку по отдельности эмуляторы QEMU и VMIPS в целом не являются доверенными системами из-за того, что в эмуляторе QEMU отсутствует поддержка виртуализации, а в эмуляторе VMIPS поддержка IOMMU, в работе предложено использовать связки обоих эмуляторов: эмулятор QEMU запускает эмулятор VMIPS для эмуляции процессорных ядер. Для создания полноценной доверенной среды эмулятор VMIPS был представлен в виде библиотеки с API по эмуляции процессорных ядер, которая динамически подгружается эмулятором QEMU. На основе анализа трасс подтверждаются те или иные ситуации угроз и их парирование. Для апробации использовано ПО, проверяющее функции эмулятора по обеспечению выполнения критериев доверенности системы путем парирования угроз из банка данных угроз безопасности информации ФСТЭК, а также произведен запуск демонстрационной задачи в виртуальной среде на виртуальном программируемом логическом контроллере с доверенным микропроцессором с применением SCADA для мониторинга и контроля. Использование виртуального ПЛК с виртуальной средой позволяет проводить тестирование и от-ладку, исследования безопасности, строить модели существующих и будущих узлов, отрабатывать различные сценарии, получать полную информацию о ходе работы. Предварительное тестирование в виртуальной среде также позволяет снизить риски ввода в эксплуатацию и отработать различные модели угроз и их парирования до разработки микропроцессора. На основе результатов выполнен-ной работы будет произведена разработка MIPS-подобного доверенного микропроцессора для цифровых систем управления СКМ.

8. Демонстратор программной платформы для настройки гиперпараметров нечеткой нейронной сети [№4 за 2022 год]
Авторы: Иванов В.К., Палюх Б.В.
Просмотров: 1585
В статье приводится описание исследовательского демонстратора для экспериментальной проверки и оценки вариантов применения нечетких алгоритмов и нейронных сетей в экспертной системе для диагностики сложных многостадийных технологических процессов. Цель разработки демонстратора – создание научно-технического задела для передачи готовых к внедрению решений на следующие этапы проекта. Демонстратор позволяет оценить уровень системной готовности разрабатываемых компонентов, провести исследовательские испытания, проверить работоспособность и эффективность функционирования программных реализаций при различных значениях параметров и их сочетаниях. Диагностика состояния сложного многостадийного технологического процесса предполагает совместную обработку первичных данных для получения вероятностных характеристик аномальных критиче-ских событий или инцидентов в условиях неопределенности. Авторами предложен вариант использования нечеткой нейронной сети, обучение которой происходит данными, сгенерированными с помощью функций доверия. Подход дает возможность значительно ускорить вычисления и минимизировать ресурсную базу. В статье основное внимание уделяется описанию функций управления моделями нейронной сети и обучающими наборами данных, обучения нейронной сети и проверки его качества, диагностики технологического процесса в раз-личных режимах. Подробно описаны настраиваемые гиперпараметры нейронной сети. Приведены примеры реализации диагностических процедур в различных режимах. Показано, что при функционировании программной диагностической системы в условиях, близких к реальным, могут быть проверены и экспериментально обоснованы исходные предположения, касающиеся сокращения времени обнаружения и прогнозирования инцидентов, и более точно определены множества технологических цепей, являющихся причинами инцидентов.

9. Оценка возможностей классических компьютеров при реализации симуляторов квантовых алгоритмов [№4 за 2022 год]
Авторы: Зрелов П.В., Иванцова О.В., Кореньков В.В., Рябов Н.В., Ульянов С.В.
Просмотров: 1922
Современные квантовые устройства имеют серьезные ограничения на количество кубитов, ширину и глубину квантовой схемы. К тому же для них характерны сильные шумовые процессы, которые затрудняют получение корректного результата, заставляют проектировать квантовые схемы под конкретное квантовое устройство с учетом связи между кубитами, требуют квантовой коррекции ошибок. Применение классических компьютеров для симуляции квантовых вычислений позволяет из-бежать этих проблем. Они могут использоваться не только для быстрой проверки гипотез перед за-пуском на квантовых устройствах, но и для решения реальных задач. В работе описаны проектирование и эффективное моделирование квантовых алгоритмов, подходы к разработке алгоритмов квантового поиска, алгоритм Гровера. С помощью квантовых симуляторов Qiskit и QuEST проведено исследование эффективности использования суперкомпьютера для симуляции квантовых схем на CPU и GPU на примере тестовой квантовой схемы и алгоритма Гровера. В статье дано описание алгоритма квантовой оценки фазы, являющейся базовым блоком в некоторых квантовых алгоритмах квантовой вычислительной физики и химии. Симуляция алгоритма выполнена при помощи новейшего квантового симулятора cuQuantum от компании NVIDIA, который позволяет эффективно моделировать квантовые схемы на GPU с использованием множества графических процессоров, что существенно увеличивает скорость и позволяет выполнить алгоритм квантовой оценки фазы с достаточной точностью вычислений. В работе также отмечены сложности, с которыми можно столкнуться при симуляции различных алгоритмов с использованием большого количества кубитов или глубины схемы.

10. Имитационная модель системы пакетирования суперкомпьютерных заданий на базе симулятора Alea [№4 за 2022 год]
Авторы: Баранов А.В., Ляховец Д.С.
Просмотров: 2420
Современные системы управления заданиями суперкомпьютера представляют собой сложные программные комплексы с множеством различных алгоритмов планирования и их параметров, влияние которых на показатели эффективности системы невозможно точно предсказать или рассчитать. По этой причине для определения оптимальных параметров системы управления заданиями применяют имитационное моделирование. Настоящая статья посвящена задаче построения имитационной модели системы управления суперкомпьютерными заданиями на базе известного симулятора Alea. В качестве объекта исследования выступил разработанный алгоритм планирования, на основе которого построена программная система пакетирования суперкомпьютерных заданий. Суть алгоритма состоит в объединении заданий с длительным временем инициализации в пакеты по типам заданий. Для каждого пакета инициализация производится однократно, после чего одно за другим выполняются задания пакета. За счет применения системы пакетирования удается сократить долю накладных расходов на инициализацию и повысить эффективность планирования заданий. Алгоритм пакетирования реализован в составе симулятора Alea, исследование характеристик этого алгоритма для различных входных потоков заданий произведено путем сравнительного имитационного моделирования. В сравнении участвовали встроенные в Alea алгоритмы планирования FCFS и Backfill. Для моделирования сгенерировано несколько входных потоков заданий с различной интенсивностью. По результатам моделирования для этих потоков удалось определить минимальные пороги доли инициализации задания, начиная с которых система пакетирования заметным образом улучшает показатели эффективности планирования по сравнению с алгоритмами FCFS и Backfill. Результаты исследования показали, что построенная имитационная модель может быть применена в качестве инструментального программного средства для сравнительного анализа различных алгоритмов планирования суперкомпьютерных заданий.

| 1 | 2 | 3 | Следующая →