Программные продукты и системы

Статьи из выпуска № 1 за 2025 год.

Упорядочить результаты по: Дате публикации | Заголовку статьи | Авторам

1. Авторская метрика оценки близости программ: приложение для поиска уязвимостей с помощью генетической деэволюции [№1 за 2025 год]
Авторы: Буйневич М.В., Израилов К.Е.
Просмотров: 3686
Актуальность темы статьи обусловлена наличием в сфере информационной безопасности задач, требующих сравнения программ в их различных представлениях, таких, как текстовый ассемблерный код (например, для поиска уязвимостей или подтверждения авторства). В работе представлена метрика близости двух текстов в виде списка строк из символов, являющаяся развитием ее предыдущей версии. Основным результатом текущего исследования (как части главного, направленного на генетическую деэволюцию программ) являются сама метрика, а также ее характеристики и особенности, выявленные с помощью проведенных экспериментов. Метрика представлена в аналитическом виде, программно реализована на языке Python, принимает на вход два списка символьных строк для сравнения и коэффициенты учета позиции ее элементов от начала списка и последовательности символов. Результатом ее вычисления является числовое значение в диапазоне от 0 до 1. Новизна метрики заключается в достаточно точной и чувствительной оценке близости двух текстов независимо от форматов представления данных; текущая версия метрики отличается от предыдущей учетом указанных коэффициентов. Теоретическая значимость заключается в развитии способов сравнения произвольных текстов, представляющих собой список символьных строк, содержащих информацию, последовательно излагаемую согласно определенной логике (что требует учета позиции). Помимо общего назначения сравнительных инструментов такого рода, практическая значимость метрики состоит в возможности определения близости двух программ, имеющих бинарное представление машинного кода, предварительно преобразованное в текстовое представление ассемблерного кода.

2. База данных по процессам микробиологической очистки сточных вод и почвы как эффективный инструмент представления данных и знаний [№1 за 2025 год]
Авторы: Досаев А.А., Скичко А.С., Меньшутина Н.В.
Просмотров: 3955
Объектом представленного исследования является системный анализ процессов микробиологической очистки сточных вод и почвы с последующей разработкой базы данных. Актуальность работы обусловлена проблемой неструктурированности больших объемов поступающей разнородной информации по данному направлению. Проведен анализ литературы с описанием существующих баз данных по микробиологической очистке и с указанием их достоинств и недостатков. Дано обоснование актуальности разработки базы данных, объединяющей все ключевые составляющие процессов микробиологической очистки сточных вод и почвы. Проведенсистемный анализ предметной области, с использованием системного подхода построена архитектура хранения данных. Отмечены достоинства разработанной системы, показаны примеры выполнения поисковых запросов. Разработанная база данных «Микробиологическая очистка» содержит обширную информацию о загрязняющих веществах и микроорганизмах с описанием процессов микробиологической очистки. Предлагаемая система хранения данных может быть полезна исследователям, областью научных интересов которых являются процессы микробиологической очистки, микробиология, химия и химическая технология. Она позволит уменьшить время на поиск информации при выполнении научно-исследовательских работ.

3. Генетический алгоритм размещения требований в задаче планирования производственных процессов потокового типа [№1 за 2025 год]
Авторы: Кибзун А.И., Рассказова В.А.
Просмотров: 4297
В статье рассматривается задача планирования производственных процессов потокового типа. В рамках каскадной схемы комплексное решение охватывает этап назначения подготовительных агрегатов и последующий этап формирования детализированных технологических маршрутов для исполнения заданного множества требований точно в срок и с учетом ограничений на допустимые длительности обработки на каждом переделе. Данная схема реализуется в составе проблемно-ориентированного вычислительного комплекса, однако по ряду естественных причин задача может оказаться несовместной уже на этапе назначения подготовительных агрегатов. Один из путей преодоления обозначенных трудностей – разработка и реализация алгоритмов штрафных функций для поиска максимальных совместных подсистем в противоречивых задачах оптимизации. В настоящей работе для этих целей предлагается идеологически другой подход, основанный на рассмотрении предварительного этапа размещения требований таким образом, чтобы последующие этапы решения комплексной задачи были гарантированно разрешимы. Размещение требований формализуется как задача поиска отображения установленного вида, оптимального по эвристическому критерию потенциальной нагрузки на подготовительные агрегаты в рассматриваемом периоде планирования. Для решения этой задачи авторы статьи разработали генетический алгоритм, что обусловило существенное преимущество по быстродействию в сравнении с фундаментальными подходами математического программирования (например, в сравнении с моделями целочисленного линейного программирования). В целях снижения рисков вымирания популяции на каждой итерации генетического алгоритма применяется правило безусловной миграции представителя с наименьшим значением критерия. Такой подход обеспечивает также эффективные показатели сходимости алгоритма по числу итераций без существенного улучшения целевого функционала. Разработанный генетический алгоритм реализуется как автономный модуль вычислительного комплекса для решения задач планирования процессного производства. Вычислительный эксперимент проводится с использованием данного модуля в разрезе сравнительного анализа качества решения исходной комплексной задачи.

4. Гибридный подход к выделению структурированных данных из «Летописи жизни и творчества А.С. Пушкина» [№1 за 2025 год]
Авторы: Кокорин П.П., Котов А.А., Кулешов С.В., Зайцева А.А.
Просмотров: 3561
Статья посвящена решению проблемы создания программной инфраструктуры для систематизации, аннотирования, хранения, поиска и публикации рукописей и иных материалов, представленных в цифровом виде. Исследование построено на материалах, связанных с жизнью и творчеством А.С. Пушкина и составляющих важную часть научно-просветительского ресурса «Пушкин цифровой». Актуальность решаемой проблемы обусловлена необходимостью сохранения авторского наследия русских писателей в условиях цифровой трансформации предметной области филологических, источниковедческих и библиографических исследований их трудов, что является частью национальных проектов Российской Федерации «Образование», «Культура», «Наука и университеты». В данном контексте особую роль играет решение задачи извлечения структурированного текста из растровых изображений страниц томов «Летописи жизни и творчества А.С. Пушкина» для использования в разрабатываемых системах хранения, систематизации, публикации материалов библиотечных, архивных, музейных, фонографических и иных фондов и коллекций и частичной автоматизации филологических, источниковедческих и библиографических исследований. В работе предложен гибридный подход, основанный на использовании априорных данных о структуре элементов верстки страницы, технологиях OCR – распознавание текста на базе библиотеки Tesseract и методах верификации. Особенностью разработанных методов верификации является использование регулярных выражений для извлечения структурированных данных из предварительно распознанного текста и автоматизированного конвейера обработки текстов в сборочной системе GitLab. Приведены результаты применения предложенного гибридного подхода. Показано, что этот подход дает удовлетворительные результаты, обеспечивая минимизацию ручной постобработки полученных данных путем вычитки результатов, размещаемых на научно-просветительском ресурсе. Полученные результаты могут использоваться не только в разрабатываемом ресурсе «Пушкин цифровой», но и в других проектах, в основе реализации которых лежит необходимость распознавания и автоматизированной обработки больших объемов оцифрованных авторских текстов, архивных и других бумажных документов.

5. Имитационное моделирование систем физической защиты в среде АКИМ [№1 за 2025 год]
Авторы: Сениченков Ю.Б., Шарков И.К.
Просмотров: 4196
В статье обсуждается методика построения имитационных моделей в отечественном программном комплексе АКИМ. Модели предназначены для решения задачи анализа защищенности существующих и проектируемых систем физической защиты объектов и для формирования оценок их эффективности с помощью статистического эксперимента. Приводится обзор существующих современных подходов к решению аналогичной задачи. Большинство из них применяют марковские цепи для поиска уязвимых путей и графы атак и защит для оценки эффективности системы. В качестве альтернативы предлагается строить имитационную модель без построения графа атак и защит, опираясь только на план системы физической защиты. Модель в среде АКИМ создается из экземпляров базовых классов, моделирующих реальные элементы системы физической защиты, в результате чего возникает план, по которому будут двигаться модели агентов и охранников, имитируя реальные атаки. Подход позволяет подробно описывать функции, реакции и возможности системы на уровне ее элементов и задавать фактические параметры нарушителей и охранников, что обеспечивает точность и полноту анализа без упрощений или исключения важных деталей. На демонстрационных примерах показано, что оценки эффективности моделей защиты систем, полученные с помощью программного комплекса АКИМ, близки к оценкам эффективности моделей систем, построенных с помощью марковских цепей. При этом рассматриваемый метод построения имитационных моделей позволяет преодолевать трудности, связанные с использованием марковских цепей: необходимость использовать экспертные оценки коэффициентов матрицы переходов, матрицы большого размера, сложности модификации модели.

6. Использование семантического анализа для автоматизированного выявления хайповых технологий [№1 за 2025 год]
Авторы: Логинова И.В., Пиекалнитс А.С., Соколов А.В.
Просмотров: 4312
Предметом проведенного исследования являются завышенные общественные ожидания от новых технологий (хайпов). В статье представлены результаты разработки и апробации методики автоматизированного выявления хайпов среди технологических тематик на основе их текстового следа на примере сферы цифровых технологий. Количество новых технологических разработок в мире постоянно растет, однако реальный потенциал их практического применения может сильно различаться. Важно понимание надежных факторов, позволяющих отличать тренды от хайпов. К числу возможных признаков хайпов отраслевые и технологические эксперты предлагают относить, как правило, отсутствие устойчивой бизнес-модели, несформированный или заведомо ограниченный потребительский рынок, большое количество более эффективных альтернатив. Выявление хайпов в технологической повестке было и остается сложной аналитической задачей. Это обусловлено несогласованностью терминологического аппарата, экспертной природой задачи, недостаточно развитыми методологическими подходами, отсутствием конкретных технических инструментов. Описываемая в статье методика включает извлечение методами обработки естественного языка и компьютерной лингвистики из нескольких десятков миллионов текстовых документов различных типов (научные публикации, патенты, рыночная аналитика) терминов, означающих технологии, расчет объективной меры хайповости каждой технологии, а также построение визуальной карты – наглядного представления ландшафта технологий, позволяющего отделить устойчивые тренды от потенциальных хайпов (тематик с высоким значением показателя хайповости). Хайп-карты в комплексе с другими аналитическими результатами могут использовать лица, принимающие решения, в задачах выявления приоритетных направлений развития, анализа текущих и прогнозирования будущих трендов, риск-менеджмента.

7. Методы и средства извлечения терминов из текстов для терминологических задач [№1 за 2025 год]
Авторы: Большакова Е.И., Семак В.В.
Просмотров: 3682
В статье рассматривается современное состояние области автоматического извлечения терминов из специализированных текстов на естественном языке, включая научно-технические документы. К числу актуальных практических приложений методов и средств извлечения терминов из текстов относятся создание терминологических словарей, тезаурусов и глоссариев предметных областей, а также выявление ключевых слов и построение предметных указателей для узкоспециализированных документов. Представлен обзор подходов к автоматическому распознаванию и извлечению терминологических слов и словосочетаний, охватывающих традиционные статистические методы, а также методы на основе машинного обучения, включая обучение по признакам терминов и с применением современных нейросетевых языковых моделей. Проводится сравнение подходов, в том числе оценки качества распознавания и извлечения терминов, указываются наиболее известные программные средства для автоматизации извлечения терминов в рамках статистического подхода и обучения по признакам. Описываются исследования, проведенные авторами для распознавания терминов на базе нейросетевых языковых моделей применительно к обработке научных текстов по математике и программированию на русском языке. Кратко характеризуется набор данных с терминологической разметкой, созданный для обучения программных моделей распознавания терминов и охватывающий данные семи близких предметных областей. Программные модели разработаны на основе предобученной нейросетевой модели BERT c ее дообучением двумя способами: как бинарного классификатора терминов-кандидатов (предварительно извлеченных из текстов) и как классификатора для последовательной разметки терминологических слов в обрабатываемых текстах. Для разработанных моделей экспериментально определены оценки качества распознавания терминов, проведено сравнение со статистическим методом. Лучшие результаты продемонстрировали модели бинарной классификации, существенно превосходя остальные рассмотренные подходы. Проведенные эксперименты показывают применимость обученных моделей и для текстов близкой научной области.

8. Моделирование надежности программных компонентов киберфизических систем [№1 за 2025 год]
Авторы: Привалов А.Н., Ларкин Е.В., Богомолов А.В.
Просмотров: 3695
Актуальность данного исследования обусловлена тем, что надежность программных компонентов киберфизических систем является ключевой составляющей их эффективного функционирования. Ее адекватное математическое моделирование имеет существенное значение для прогресса цифровизации экономики. Работа направлена на устранение недостатков известных подходов к моделированию надежности программных компонентов, при реализации которых оценки характеристик надежности формируются на основе эмпирических данных о количестве ошибок, выявленных при тестировании программ. Поэтому результаты тестирования существенно зависят как от его длительности, так и от полноты покрытия области обрабатываемых данных подобластью данных, генерируемых при тестировании, что снижает эффективность оценивания надежности. Предметом исследования стали методы моделирования надежности программных компонентов киберфизических систем, характеризуемой временем запаздывания в цепи обратной связи между компонентами. В работе использованы методы программной инженерии, теории надежности, теории вероятностей и марковских процессов. Основным результатом являются математические модели надежности программных компонентов киберфизических систем, объединяющей полумарковские модели программных компонентов, генерации их сбоев и отказов. Разработанные математические модели основаны на структурно-параметрической полумарковской модели сбоев и отказов программного обеспечения, параметры которой определяются вычислительной сложностью и требованиями, предъявляемыми к программному обеспечению с учетом его функционального назначения. Получены формализованные описания пуассоновских потоков сбоев и отказов программных компонентов киберфизической системы. Практическая значимость работы определяется ее ориентированностью на применение для определения надежности программных компонентов на всех этапах жизненного цикла киберфизических систем, элементы которых взаимодействуют, самонастраиваются и адаптируются к изменениям с помощью стандартных программно реализуемых протоколов.

9. Моделирование температурных полей при аддитивном производстве металлических изделий [№1 за 2025 год]
Авторы: Какорин Д.Д., Марголис Б.И.
Просмотров: 4646
В статье обоснована необходимость исследования характера распределения температуры при аддитивном производстве металлических изделий. Рассмотрены особенности моделирования температурного поля, возникающего в процессе послойной электродуговой наплавки металлических деталей плоской геометрической формы с учетом несимметричного конвективно-радиационного теплообмена поверхности с окружающей средой. Подробно описана методика расчета температурного поля в двухмерных пространственных координатах на основе численных конечноразностных методов. При этом учтены возможности сдвига начальной точки наплавленного слоя от края основания, изменения времени выдержки между наплавляемыми слоями и применения принудительного воздушного охлаждения металла. Рассмотрен механизм определения температуры в граничных точках конструкции, непосредственно контактирующих с расплавленным металлом. Разработана программа в среде MATLAB, позволяющая на основе заданных теплофизических характеристик наплавляемого металла, параметров конвективно-радиационного теплообмена и геометрических характеристик наплавляемой конструкции моделировать температурное поле в изделии. Приведены тексты функций TempSurfacing для моделирования температурного поля и TempDepend для учета зависимости теплофизических свойств металла от его температуры перед наплавкой нового слоя. Проверена работоспособность программы на примере наплавки одного слоя металла высотой 2 мм на металлическое основание высотой 5 мм. Показан внешний вид окна программы для ввода исходных данных, и приведены результаты моделирования температурного поля в двухмерных пространственных координатах в текстовом, а также графическом видах. Полученная модель температурного поля позволяет учесть прибавление новых частей металла по длине наплавляемого слоя, а также поэтапное увеличение высоты конструкции за счет послойного наплавления металла. Разработанная модель предназначена для установления оптимального термического цикла процесса послойного электродугового наплавления и идентификации условий теплообмена с учетом изменения рабочих параметров технологического процесса аддитивного производства.

10. Определение принципов проектирования отечественной платформы обмена научными датасетами [№1 за 2025 год]
Автор: Гарев К.В.
Просмотров: 2548
В работе рассматриваются предпосылки и предложения по созданию отечественной платформы обмена научными датасетами в контексте глобальных тенденций, связанных с развитием открытой науки и распространением FAIR-принципов. На основе анализа зарубежных инициатив (EUDAT, EOSC, DataONE, Dryad, Zenodo) выявляются ключевые проблемы, затрудняющие эффективное использование, сохранение и повторное применение научных данных. К таким проблемам относятся отсутствие единых регламентов для описания датасетов, разрозненность инфраструктурных решений, недостаточная межплатформенная совместимость, а также сложность обеспечения воспроизводимости исследований. Особое внимание уделяется роли профессионального сообщества, важности формирования среды для обмена опытом, проведения междисциплинарных проектов и совершенствования навыков работы с большими массивами данных. При этом подчеркивается необходимость систематизации работы с научными данными и унификации требований к их сбору, хранению, обработке и представлению, что позволит повысить прозрачность исследовательских процессов. В статье обоснована целесообразность внедрения механизмов распределенного хранения, федеративной аутентификации и высокопроизводительных вычислительных ресурсов, способных удовлетворять потребности отечественного научного сообщества. Выдвигаются предложения по проектированию единой платформы обмена научными датасетами – от разработки методологических регламентов и стандартов взаимодействия с внешними системами до принципов интеграции инструментов аналитики и обеспечения надежной защиты данных.

| 1 | 2 | Следующая → ►