Программные продукты и системы

Статьи из свежего выпуска

Упорядочить результаты по: Дате публикации | Заголовку статьи | Авторам

1. Гибкие (anytime) алгоритмы поиска решений для интеллектуальных систем поддержки принятия решений реального времени (на примере задачи классификации образов) [№2 за год]
Авторы: Еремеев А.П., Башкова С.М.
Просмотров: 569
Актуальной задачей при разработке методов и инструментальных программных средств конструирования современных и перспективных интеллектуальных систем поддержки принятия решений реального времени, функционирующих в условиях достаточно жестких временных ограничений, является разработка так называемых гибких (anytime) алгоритмов поиска решений. Данные алгоритмы способны с некоторого момента времени выдавать приемлемое решение, постепенно улучшая его вплоть до получения оптимального решения, при соответствующем увеличении компьютерных ресурсов (как правило, времени). Целями данной работы являются исследование и разработка гибких алгоритмов поиска решений для применения их в интеллектуальных системах поддержки принятия решений реального времени при достаточно жестких ограничениях на время реагирования при возникновении проблемных (аварийных, нештатных и т.п.) ситуаций. Рассматриваются алгоритмы на основе нейросетевого подхода на примере решения задачи классификации образов (изображений). Дается сравнительный анализ нейронных сетей, использующих так называемый метод раннего выхода для решения такой задачи, и предлагается оригинальная anytime-модификация нейросети, позволяющая получить более раннее решение по классификации образов (изображений), чем при применении классического подхода, что актуально для систем реального времени. Описываются программная реализация, выполненная с применением фреймворков Tensorflow и Keras языка программирования Python, и результаты компьютерного моделирования, подтверждающие перспективность предложенного подхода. Исследования и разработки выполняются в рамках создания базовых инструментальных средств построения интеллектуальных систем поддержки принятия решений реального времени для помощи оперативно-диспетчерскому персоналу (лицам, принимающим решения) при управлении, мониторинге и диагностике сложных технических и организационных систем, а также при распознавании и классификации проблемных ситуаций.

2. Применение аппарата генетических алгоритмов для определения наряда средств воздушного нападения противника [№2 за год]
Авторы: Акодит Е.В., Рыбальченко П.В.
Просмотров: 468
Моделирование боевых действий требует существенных затрат времени, при этом для обеспечения адекватности и достоверности проводимых расчетов моделирование должно быть многовариантным. Проведенный анализ расчетно-аналитической деятельности органов управления показал существенный рост трудозатрат оператора моделирующего комплекса военного назначения. В частности, установлено, что большая часть времени, отводимая на имитационное моделирование, уходит на ввод исходных данных, определяющих сценарии действия воздушного противника. Предложен подход к решению данной проблемы посредством построения интеллектуальной модели, обеспечивающей автоматизированный ввод исходных данных за противника. При этом введенные данные должны удовлетворять требованиям адекватности, а сама интеллектуальная модель требованиям достоверности. Для этого необходимо определить рациональный с точки зрения противника характер действий. В статье рассмотрена одна из важнейших задач – определение номенклатуры и численности средств воздушного нападения, участвующих в ударе. Предложен метод автоматизированного определения наряда средств воздушного нападения в ударе на основе применения аппарата генетических алгоритмов. Разработана фитнес-функция для работы генетического алгоритма, учитывающая ущерб, наносимый заданной совокупности объектов обороны при ударе, а также затраты на нанесение удара. Определены правила инициализации и скрещивания особей (нарядов средств воздушного нападения), правила их отбора для формирования популяции следующего поколения. На конкретном примере рассмотрены условия для решения задачи и определена вычислительная сложность задачи определения наряда средств воздушного нападения. Получены и описаны результаты применения предложенного метода при проведении имитационных экспериментов.

3. Синтез онтологий для систем поддержки принятия решений на базе больших языковых моделей [№2 за год]
Авторы: Борисов В.В., Мисник А.Е., Шеробурко Е.Н., Хабаров А.Р.
Просмотров: 542
Предметом исследования является автоматизированное формирование онтологий для систем управления и поддержки принятия решений с использованием технологий больших языковых моделей. В условиях экспоненциального роста объемов данных и усложнения информационных систем традиционные методы разработки онтологий становятся менее эффективными из-за их трудоемкости и значительных временных затрат. В работе предложена методика, позволяющая автоматизировать процессы извлечения, анализа и структурирования знаний о предметной области. Это особенно актуально для задач с большим объемом разноструктурированной информации. Особое внимание уделено интеграции языковых моделей с онтологическими структурами для формирования концептов, их атрибутов и взаимосвязей на основе текстовых данных. Методологическая основа исследования включает алгоритмы обработки естественного языка, архитектуры трансформеров и метаассоциативные графы, что позволяет не только извлекать знания из текстов, но и формализовать их в удобной для последующей обработки форме. Применение трансформеров обеспечивает высокую точность анализа текстов и выявления ключевых понятий, а метаассоциативные графы позволяют визуализировать и эффективно интегрировать разнородные данные. Важной особенностью предложенного подхода является способность динамически обновлять онтологии по мере поступления новых данных, что повышает актуальность и точность формируемых моделей. Основные результаты исследования включают разработку методики автоматизированного формирования онтологий и ее тестирование на примере задач планирования государственных закупок. Доказана эффективность применения языковых моделей для анализа открытых источников и автоматизированного формирования онтологий, позволяющих оптимизировать процедуры закупок и повышать эффективность распределения ресурсов. Практическая значимость работы заключается в создании инструмента, способного поддерживать принятие управленческих решений, автоматизировать процессы структурирования данных и минимизировать влияние человеческого фактора. Использование методики способствует снижению временных затрат, повышению точности анализа и формированию более гибких и адаптивных систем управления знаниями.

4. Моделирование и визуальный анализ вихревых течений в вычислительной гидродинамике [№2 за год]
Автор: Горячев В.Д.
Просмотров: 1263
Визуальный анализ и интерпретация газодинамических структур являются необходимыми составляющими численного моделирования технологических процессов и природных явлений. В статье обсуждаются методы и особенности работы в системе визуализации и интерпретации результатов численного моделирования программы графической постобработки вычислений на высокопроизводительных ЭВМ. В среде системы можно вести детальный визуальный анализ скалярных, векторных и тензорных полей течений газа и жидкости, которые получены при моделировании энерготехнологических устройств и анализируются при цифровом описании природных процессов. Особенностью работы в системе является вариативная обработка результатов моделирования с комбинированным графическим представлением первичных полей (скорости, давления, температуры, концентрации) и с дополнительной генерацией вторичных, производных величин, тензорных инвариантов градиентов скорости и других полевых характеристик. Целью углубленного анализа является визуальное описание когерентных структур течений в более наглядной и представительной форме. Для показа особенностей течений используется комбинированный подход к выделению скрытых связей характеристик потоков через отражение в видеосценах символических, производных полей, определяемых в редакторе аналитических зависимостей. Функциональная связь между полями определяется активацией опций различных методов в базовом графическом конвейере сцены визуализации. Приемы выразительной визуализации когерентных структур течений обсуждаются на примере анализа двух задач численного моделирования течений разного масштаба: в задаче определения вторичных вихревых течений, формируемых при обтекании лопаток газовой турбины, и в задаче моделирования временной эволюции структур газовой туманности. В задаче вычислительной астрофизики моделируется вихревое преобразование системы молекулярных облаков после их соударения с мощной ударной волной от взрыва сверхновой звезды. Методы визуального представления когерентных структур и разномасштабной турбулентности в анализируемых течениях сравниваются с известными приемами постпроцессорной обработки в вычислительной гидродинамике.

5. Технология квантовых мягких вычислений в программно-алгоритмической платформе робастной интеллектуальной системы управления роботом-манипулятором [№2 за год]
Авторы: Боровинский В.В., Николаева А.В., Решетников А.Г., Ульянов С.В.
Просмотров: 723
Рассмотрен метод координационного управления разделенными базами знаний с применением технологий квантовых мягких вычислений. Метод реализуется с помощью оптимизатора баз знаний SCOptKBTM на основе мягких вычислений. Применяется способ декомпозиции управления, когда каждый нечеткий регулятор с заложенной базой знаний отвечает за управление одним звеном объекта управления. Для организации координационного управления в интеллектуальной системе управления, разработанной на основе технологии мягких вычислений с разделенным управлением, используется извлечение квантовой (скрытой в классических состояниях баз знаний) информации о взаимосвязях существующих нечетких регуляторов для трех звеньев манипулятора с базами знаний, полученными для штатных ситуаций управления. Для этого в блок интеллектуальной надстройки включается обобщающее звено – модель квантового нечеткого вывода. Проведены численные и физические эксперименты для сравнения работы интеллектуальной системы управления на оптимизаторе баз знаний на квантовых вычислениях (QCOptKBTM) с интеллектуальной системой управления на оптимизаторе баз знаний на мягких вычислениях с разделенным управлением. Экспериментально доказано, что общая оценка качества управления выше в случае применения интеллектуальной системы управления на оптимизаторе баз знаний на квантовых вычислениях (для пространственной, пространственно-временной и временной корреляций), что является следствием введения в структуру интеллектуальной системы управления дополнительного звена квантового нечеткого вывода, организующего координационное управление. Робастность интеллектуальных нечетких регуляторов продемонстрирована на примере самоорганизующейся интеллектуальной системы управления локально неустойчивым и существенно нелинейным объектом. Показано, что интеллектуальное управление дает возможность гарантированно и с минимальными затратами ресурсов достигать цели управления в непредсказуемых ситуациях управления.

6. Сравнение эффективности применения различных алгоритмов интеллектуального анализа текстовых данных для построения предметной OWL-онтологии [№2 за год]
Авторы: Дырночкин А.А., Мошкин В.С., Ярушкина Н.Г.
Просмотров: 378
В статье описывается программный сервис анализа текстовой информации с целью формирования OWL-онтологии при решении задачи анализа состояния сложных технических систем, например, предметной области нефтедобывающих систем, данные с которых поступают в реальном времени. Основным направлением работы сервиса является обработка текстовой информации для формирования OWL-онтологии – формальной описательной модели, позволяющей семантически структурировать и формализовать информацию. В статье представлены основные принципы функционирования данного сервиса. В процессе работы программный сервис выполняет предобработку текстовых данных, включающую этапы токенизации, удаления стоп-слов, лемматизации и выделения ключевых терминов. Эти операции необходимы для повышения качества и целостности данных перед последующим анализом. Главным этапом работы сервиса является извлечение ключевых слов и терминов из текстов с использованием алгоритмов машинного обучения и статистических методов. Сервис группирует тексты по сходству и формирует кластеры. Этот этап позволяет выявить скрытую структуру в текстовых данных и выделить общие тематики или концепции. Результаты экспериментов, описанные в статье, подтверждают возможность эффективного использования программного сервиса для формирования онтологических структур, демонстрируют способность сервиса классифицировать и группировать текстовые данные, что является важным шагом в процессе создания семантических моделей сложных технических систем. Также в статье проводится сравнительное исследование трех различных концепций извлечения ключевых слов и терминов: статистических методов извлечения ключевых слов, кластеризации и тематического моделирования. Оценивается эффективность каждого метода на основе точности извлечения ключевых терминов, их связанности и понятности. Результаты исследования позволяют сделать вывод о преимуществах и недостатках каждого подхода и определить наиболее продуктивный метод для конкретных задач построения онтологий в информационных системах.

7. Использование технологий искусственных нейронных сетей для построения персонализированных интерфейсов мобильных приложений [№2 за год]
Автор: Тагирова Л.Ф
Просмотров: 335
Работа посвящена автоматизации информационных процессов формирования персонализированных интерфейсов мобильных приложений на примере обучающих систем. Предложен алгоритм адаптации значений компонентов интерфейса на основе применения технологий искусственных нейронных сетей. Предметом исследования являются математические методы, алгоритмы, программное обеспечение для персонализации интерфейсов мобильных приложений обучающих систем. В качестве инструмента для подбора значений компонентов интерфейса использована искусственная нейронная сеть, входными данными при работе которой являются отличительные особенности пользователей и технические характеристики мобильного устройства, выходными – значения компонентов интерфейса. Основным результатом исследования стал двухэтапный алгоритм адаптации интерфейса мобильного приложения, реализация которого нашла отражение в разработанном мобильном приложении обучающей системы. Проведенное исследование имеет практическую значимость, поскольку внедрение разработанного мобильного приложения позволит обеспечить комфортное взаимодействие между обучающимся и приложением, что будет способствовать повышению эффективности подготовки студентов.

8. Автоматизированная разметка изображений с беспилотного летательного аппарата при помощи предобученных моделей искусственного интеллекта [№2 за год]
Авторы: Бессарабов Н.А., Сапожников А.А., Татарников Д.В., Тюгунов Р.Р., Цыганов А.М
Просмотров: 353
В работе рассматривается метод разметки изображений, полученных с беспилотного летательного аппарата, при помощи предобученных моделей искусственного интеллекта для последующего обучения детекторов объектов различных классов. Подход состоит из трех основных этапов: сегментация изображения, выделение зон внимания, проверка сегментов на наличие целевого класса при помощи комитета большинства из мультимодальных моделей. Для сегментации используется модель Segment Anything Model, предназначенная для объектной сегментации. Так как сегментов может быть значительное количество, предложен алгоритм построения иерархической структуры над множеством сегментов, то есть если какой-либо сегмент содержится в другом, то этот сегмент будет вложен в содержащий его сегмент. При дальнейшей обработке для значительного ускорения применяется следующая логика: если в родительском сегменте целевой класс не обнаружен, то и во вложенных сегментах его точно не будет. На втором этапе предложен алгоритм нахождения зон внимания как наиболее вероятных зон нахождения объектов целевого класса. Для этого используется предобученная модель SigLIP. С помощью зон внимания все сегменты из обрабатываемого множества изображений ранжируются по убыванию вероятности нахождения в них целевого класса. На третьем этапе применяется комитет большинства из трех мультимодальных чат-ботов – LLaVA, CogVLM, Mini-Gemini. Для проверки чат-ботами предусмотрено правило остановки, чтобы избежать полного перебора всех сегментов и тем самым ускорить процесс разметки изображений. Проведен вычислительный эксперимент для демонстрации метрик и скорости работы предложенного подхода.

9. Программный комплекс QAMODEL: компьютерное моделирование высокочастотной геоакустической эмиссии [№2 за год]
Авторы: Сергиенко Д.Ф., Паровик Р.И.
Просмотров: 339
Предложен программный комплекс QAMODEL для проведения количественного и качественного анализа математической модели высокочастотной геоакустической эмиссии. Математическая модель представляет собой связанную систему, состоящую из двух линейных обыкновенных дифференциальных уравнений второго порядка с непостоянными коэффициентами и соответствующими начальными условиями (задача Коши). Такая математическая модель описывает взаимодействие двух линейных осцилляторов посредством линейной связи между источниками излучения высокочастотной геоакустической эмиссии. Количественный анализ математической модели эмиссии проводился с помощью численного метода Розенброка четвертого порядка точности, достаточно устойчивого к жесткости рассматриваемой системы. Численный метод реализован в программном комплексе QAMODEL, который также позволяет производить визуализацию результатов моделирования. В частности, использована возможность построения графиков осциллограмм и фазовых траекторий при различных значениях параметров модели, которые пользователь вводит через интерфейс программного комплекса. Предусмотрено сохранение построенных графиков с расширением png для дальнейшего изучения. Качественный анализ математической модели высокочастотной геоакустической эмиссии заключался в исследовании свойства жесткости. В программном комплексе QAMODEL реализована возможность построения графиков функции жесткости от времени при различных значениях параметров математической модели высокочастотной геоакустической эмиссии. Графики также можно сохранять с расширением png для последующего анализа. Программный комплекс QAMODEL написан на языке C++ с использованием фреймворка для разработки кроссплатформенного ПО Qt.

10. Увеличение производительности моделирования радиационного переноса при помощи параллельной программы Toolkit for Particle Transport 3 [№2 за год]
Авторы: Галюзов А.А., Косов М.В.
Просмотров: 332
В статье описана высокопроизводительная программа Toolkit for Particle Transport 3 (TPT3), разработанная для параллельного моделирования переноса радиации. Программа эффективно использует возможности параллельных и векторизованных вычислений и работает как на центральных процессорах, так и на графических ускорителях. Это потребовало упрощения описания геометрии установок до воксельного уровня и ограничения алгоритмов взаимодействия до уровня реакций один-в-два, когда при взаимодействии частицы с веществом рождаются только две частицы. В то же время в TPT3 перенос частиц производится не независимо, а в виде многомиллионного ансамбля весовых частиц, что позволяет совмещать TPT3-расчеты с гидродинамическими алгоритмами. Продемонстрировано, что использование программы TPT3 в задачах моделирования развития ионного каскада и выхода нейтронов нейтронного генератора на многоядерных центральных процессорах обеспечивает прирост производительности в 1.5 раза по сравнению с аналогичным псевдопараллельным моделированием программы Geant4, а использование графических ускорителей позволяет повысить производительность еще на порядок. Помимо этого, в TPT3 разработан алгоритм весового моделирования переноса нейтронов, основанный на методе весовых окон, для расчета развития цепной реакции ядерного деления с характерным экспоненциальным ростом числа реальных нейтронов при сохранении ограниченного числа моделируемых весовых нейтронов. Алгоритм весового моделирования TPT3 также позволяет моделировать выгорание ядерного топлива, наработку осколков деления и поток делительных γ-квантов.

| 1 | 2 | 3 | Следующая → ►