В статье исследуется влияние непреднамеренных импульсных помех на прием информации в условиях эпизодической синхронизации кадров физического уровня канала спутниковой связи с потоками импульсов помех. Предложена аналитическая модель влияния непреднамеренных импульсных помех на прием информации в спутниковом канале связи в условиях эпизодической синхронизации кадров физического уровня с потоками импульсных помех. На примере стандарта DVB-S2 показано совместное влияние шума и непреднамеренных импульсных помех на условные вероятности ошибок при приеме синхрогруппы, служебной части заголовка и информационной части кадра. Приведены оценки среднего числа кадров физического уровня на длительности интервала эпизодической синхронизации, числа интервалов эпизодической синхронизации и доли элементарных посылок в кадре, подвергшихся воздействию помехи, в зависимости от скважности импульсной помехи. Показано, что существуют такие соотношения между длительностью импульса помехи и скважностью ее следования, при которых явление эпизодической синхронизации кадров физического уровня с потоком импульсных помех оказывает существенное влияние на функционирование канала спутниковой связи. Получены зависимости вероятности ошибочного приема кадра физического уровня канала спутниковой связи от отношения сигнал/помеха при фиксированном отношении сигнал/шум и от длительности импульса помехи. Установлено, что при высоких отношениях сигнал/помеха и длительности помехи, соотносимой с длительностью служебной части кадра, но значительно меньше длительности кадра, вероятность ошибочного приема кадра может быть выше, чем при более низких отношениях сигнал/помеха за счет ошибок при приеме служебной части кадров.
Введение: Современные сложные технические системы часто бывают критически важными. Критичность обусловлена последствиями нарушения функционирования таких систем, не выполнением ими требуемого перечня функций и задач. Процесс контроля и управления такими системами осуществляется с использованием систем и сетей связи, которые становятся для них критичными. Возникает потребность в обеспечении устойчивого функционирования, как самих сложных технических систем, так и их систем управления, контроля, систем и сетей связи. В работе предложена методика обеспечения функциональной устойчивости системы связи, основой которой является процесс выявления и устранения в ней конфликтов, обусловленных отличием профиля функционирования и профиля процесса функционирования системы. Предложенная модель процесса функционирования системы связи позволяет на основе анализа интенсивностей воздействия дестабилизирующих факторов на систему, выявления конфликтов и их устранения, определить вероятность обеспечения функциональной устойчивости системы. Цель исследования: разработка методики обеспечения функциональной устойчивости системы связи в условиях воздействия дестабилизирующих факторов и возникновения конфликтов, а также модели процесса функционирования системы связи, позволяющей определять вероятность нахождения системы в функционально устойчивом состоянии. Методы теории графов и теории матриц, теории Марковских процессов. Результаты: предложена модель процесса функционирования системы связи в условиях воздействия дестабилизирующих факторов, позволяющая определять вероятность нарушения функционирования системы, разработана методика обеспечения функциональной устойчивости системы связи. Практическая значимость: результаты исследования могут быть использованы при проектировании и построении сложных технических систем, а также в системах поддержки принятия решений, контроля, связи и управления.
Огромный объем данных, создаваемых процедурами Интернета вещей, требует вычислительной мощности и места для хранения, предоставляемого облачными, периферийными и туманными вычислительными системами. Каждый из этих способов вычислений имеет как преимущества, так и недостатки. Облачные вычисления улучшают хранение информации и вычислительные возможности, одновременно увеличивая задержку соединения. Периферийные и туманные вычисления предлагают аналогичные преимущества с уменьшенной задержкой, но имеют ограниченное хранилище, емкость и покрытие. Первоначально оптимизация применялась для решения проблемы сброса трафика. И наоборот, традиционная оптимизация не может удовлетворить жесткие требования к задержке принятия решений в сложных системах, варьирующейся от миллисекунд до долей секунды. В результате алгоритмы машинного обучения, особенно обучение с подкреплением, набирают популярность, поскольку они могут быстро решать проблемы разгрузки в динамических ситуациях, включающих определенные неопознанные данные. Мы проводим анализ литературы, чтобы изучить различные методы, используемые для решения этой интеллектуальной задачи по разгрузке задач с учетом задержек для облачных, периферийных и туманных вычислений. Уроки, полученные в результате этих исследований, затем представлены в настоящем отчете. Наконец, мы определяем некоторые дополнительные возможности для изучения и проблемы, которые необходимо преодолеть, чтобы достичь минимальной задержки в системе разгрузки задач.
В работе рассматривается проблема получения наилучшей альтернативы с помощью методов принятия решений, основанных на опыте специалиста и математических расчетов. Для решения данной проблемы подходит групповое принятие решений, однако оно может привести к выбору нескольких наилучших альтернатив (мультивариантности результата). Учет компетентности позволит отдать приоритет решению более компетентных участников и устранить возникновение нескольких наилучших альтернатив в процессе группового принятия решений. Сформулирована задача определения коэффициентов компетентности для участников группового принятия решений, которые обеспечивают выбор наилучшей альтернативы при мультивариантности результата. Разработан метод решения поставленной задачи, который включает в себя дискретизацию диапазона изменения входных переменных и уточнение в нем значений коэффициентов компетентности участников группового принятия решений. Уточнение выполняется с использованием либо мажоритарного принципа, либо с помощью лица, принимающего решение. Последующее вычисление коэффициентов компетентности для участников группового принятия решений осуществляется при помощи локальной линейной интерполяции уточненного коэффициента компетентности в окружающих точках из дискретизированного диапазона. Использование предложенного метода решения поставленной задачи рассмотрено на примере группового принятия решений по основным разновидностям мажоритарного принципа для выбора варианта технологического процесса нанесения гальванического покрытия. В результатах показано, что предложенный метод расчета коэффициентов компетентности участников группового принятия решений через локальную линейную интерполяцию является наиболее эффективным для выбора наилучшей альтернативы при мультивариантности результата по мажоритарному принципу относительного большинства.
Данный исследовательский обзор сосредоточен на мониторинге надежности вычислительных систем в режиме реального времени на стороне пользователя. В условиях гетерогенной и распределенной вычислительной среды, где отсутствует централизованный контроль, исследуется использование моделей искусственного интеллекта для поддержки процессов принятия решений в мониторинге надежности системы. Методология исследования основана на систематическом отображении предыдущих исследований, опубликованных в научных базах данных IEEE и Scopus. Анализ проведен на основе 50 научных статей, опубликованных с 2013 по 2022 годы, показал растущий научный интерес к данной области. Основное применение исследуемого метода связано с сетевыми технологиями и здравоохранением. Данный метод нацелен на интеграцию сети медицинских сенсоров и управляющих данных с пользовательскими вычислительными устройствами. Однако этот метод также применяется в промышленном и экологическом мониторинге. Выводы исследования показывают, что мониторинг надежности пользовательских вычислительных устройств в режиме реального времени находится на начальной стадии развития. Он не имеет стандартов, но за последние два года приобрел значительное значение и интерес. Большинство исследуемых статей сосредоточены на методах сбора данных с использованием уведомлений для поддержки централизованных стратегий принятия решений. Однако, существует множество возможностей для дальнейшего развития данного метода, таких как совместимость данных, федеративные и совместные модели принятия решений, формализация экспериментального дизайна, суверенитет данных, систематизация базы данных для использования предыдущих знаний и опыта, стратегии калибровки и повторной корректировки для источников данных.
Исследование посвящено повышению точности цифровых датчиков с запаздыванием по времени. Актуальность темы обусловлена широким распространением датчиков этого типа, что во многом обусловлено резким повышением требований к точности датчиков, а также расширяющимся применением цифровых технологий для обработки информации в системах управления, связи, мониторинга и многих других. Для устранения ошибок, обусловленных временной задержкой цифровых датчиков, предлагается использовать астатический быстродействующий корректор. Целесообразность применения этот корректора обосновывается свойствами дискретных динамических систем. В связи с этим сначала рассматриваются условия, при которых дискретные системы являются физически реализуемыми и имеют конечную длительность переходных процессов, поскольку в этом последнем случае они являются наиболее быстродействующими. Также показано, что для измерения полиномиального сигнала ограниченной интенсивности с нулевой ошибкой в установившемся режиме, датчик должен иметь порядок астатизма на единицу больше степени этого сигнала. На основе приведенных условий доказывается основной результат статьи – теорема, в которой устанавливаются условия существования астатического быстродействующего корректора. При включении этого корректора на выходе цифрового датчика или коррекции программного обеспечения последнего образуется модернизированный датчик, ошибка которого в установившемся режиме будет равна нулю. Это происходит вследствие того, что корректор устраняет ошибку цифрового датчика, обусловленную имевшейся в нём задержкой по времени, которая предполагается кратной периоду дискретизации. Порядок корректора как системы определяется целочисленным решением полученного в работе уравнения, которое связывает степень измеряемого полиномиального сигнала, запаздывание цифрового датчика, допустимое перерегулирование модернизированного датчика и относительный порядок искомого корректора. Это уравнение решено для случаев, когда степень измеряемого сигнала не больше единицы, перерегулирование равно часто назначаемым значениям, а задержка по времени не превышает четырёх периодов дискретизации. Порядки соответствующих модернизированных цифровых датчиков приведены в табличной форме. Это позволяет находить необходимый корректор без решения указанного уравнения во многих практических случаях. Эффективность предлагаемого подхода к повышению точности цифровых датчиков показана на численном примере. Нулевое значение ошибки модернизированного датчика подтверждается как путем компьютерного моделирования, так и численным расчетом. Полученные результаты могут использоваться при разработке высокоточных цифровых датчиков различных физических величин.
Тенденция развития умных ферм направлена на их становление полностью автономными, роботизированными предприятиями. Перспективы интеллектуализации сельскохозяйственного производства и умных ферм, в частности, сегодня связываются с развитием технологий систем, применяемых для обнаружения, распознавания сложных производственных ситуаций и поиска эффективных решений в этих ситуациях. В статье рассмотрены вопросы создания ситуационных систем поддержки принятия решения на умных фермах с применением вывода решений на основе рассуждений по прецедентам (case-based reasoning). Для разработки таких систем требуется выполнение ряда нетривиальных задач, к которым относятся, прежде всего, задачи формализации представления ситуаций и построения на этой основе способов сравнения и отбора ситуаций в базах знаний. В данном исследовании умная ферма представлена как сложный технологический объект, состоящий из взаимосвязанных компонентов, которыми являются технологические подсистемы умной фермы, производимая продукция, объекты операционного окружения, а также отношения между ними. Для реализации алгоритмов ситуационного вывода решений на основе прецедентов предложено формализованное представление ситуации в виде мультивектора, который содержит информацию о состояниях этих компонентов. Это позволило разработать ряд моделей обучаемой функции схожести между ситуациями. Проведенные эксперименты показали работоспособность предложенных моделей, на основе чего разработана ансамблевая архитектура нейросети для сравнения ситуаций и их отбора из базы знаний в процессах вывода решений. Практический интерес представляет мониторинг состояния растений по их видео-, фото- изображениям, что позволяет обнаруживать нежелательные состояния растений (болезни), которые могут служить сигналом для активизации процесса поиска решений в базе знаний.
По мере того, как число пользователей социальных сетей растет, создание и распространение информации увеличиваются каждый день в огромных масштабах. Люди могут делиться своими идеями и мнениями на этих платформах. Сайт микроблогов в социальных сетях, таких как Facebook или Twitter, является предпочтительным средством обсуждения любого важного события, и информация передается немедленно. Это приводит к быстрому распространению слухов и распространению неточной информации, что вызывает у людей беспокойство. Поэтому важно оценить и подтвердить уровень достоверности такой информации. Из-за сложности текста автоматическое обнаружение слухов на ранних стадиях затруднительно. В данном исследовании используются различные методы NLP для извлечения информации из твитов, а затем применяются различные модели машинного обучения, чтобы определить, является ли информация слухом. Классификация выполняется с использованием трех классификаторов, таких как SVC (Support Vector Classifier), Gradient Boosting и классификаторы Naive Bayes для пяти различных событий из набора данных PHEME. Существуют некоторые недостатки: ограниченная обработка несбалансированных данных, трудность улавливания сложных лингвистических шаблонов, отсутствие интерпретируемости, сложности с обработкой больших пространств признаков и нечувствительность к порядку слов и контексту при использовании вышеуказанных классификаторов. Подход суммирования используется для преодоления вышеуказанных недостатков, при котором выходные данные комбинированных классификаторов представляют собой ансамбль с LSTM. Была проанализирована производительность моделей. Экспериментальные результаты показывают, что ансамблевая модель дает эффективные результаты по сравнению с другими классификаторами с точностью 93,59%.
Приводятся сведения о новом подходе к приложению методов теории полумарковских процессов для решения прикладной задачи по оцениванию функциональной устойчивости элементов, входящих в состав информационной инфраструктуры, функционирующей в условиях воздействия множества компьютерных атак. Задача оценивания функциональной устойчивости сводится к задаче поиска функции живучести исследуемого элемента и определению ее экстремальных значений. Обосновывается актуальность исследования. В основе обоснования лежит предположение о том, что количественные методы исследования устойчивости технических систем, которыми оперирует теория надежности, не всегда могут быть применены для оценки живучести. Уточняются понятия «устойчивость» и «компьютерная атака». Формулируются вербальная и формальная постановки задач исследования. Новизна полученных результатов заключается в применении известных методов для решения практически значимой задачи в новой постановке с учетом ограничения на ресурс, выделенный для поддержания живучести исследуемого элемента, при условии принятия произвольных законов распределения случайных времен реализации компьютерных атак и времен восстановления функционала элемента. Приводятся рекомендации по формированию исходных данных, содержание укрупненных этапов моделирования и тестовый пример для демонстрации работоспособности модели. Приводятся результаты тестового моделирования в виде графиков функции живучести. Полученное приложение может быть использовано на практике для построения функции живучести при реализации до трех компьютерных атак, а также как инструмент для оценивания достоверности аналогичных статистических моделей. Ограничение объясняется прогрессивным возрастанием размерности аналитической модели и снижением возможности её содержательной интерпретации.
Целью работы является разработка способа и алгоритма распознавания объектов окружающего пространства, качество работы которого не будет зависеть от числа типов объектов реального мира, которые он может распознавать. Для этого поставлены и решены задачи распознавания множества элементарных геометрических объектов (признаков-примитивов), определения отношений между ними и поиска соответствий между найденными признаками-примитивами и отношениями и заданными шаблонами–описаниями сложносоставных и простых объектов реального мира. Для распознавания элементарных геометрических фигур применена нейронная сеть свёрточного типа. Для её обучения использовались искусственно сгенерированные изображения с элементарными геометрическими фигурами (3D примитивами), которые располагались на сцене случайным образом с различными свойствами их поверхностей и текстурами. В результате обучения была получена нейронная сеть, способная распознавать объекты примитивы. Сформировано множество отношений, необходимое для распознавания объектов, которые могут быть представлены как составные из признаков-примитивов. В предложенном способе распознавания количество классов для поиска ограничивается набором признаков-примитивов. Проверка на фотографиях реальных объектов показала способность распознавать объекты реального мира в независимости от их типа (в случаях, когда возможны их разные модели и модификации) и материала изготовления, а также способность успешно решать задачи поиска объектов в условиях частичного перекрытия объектов и их ограниченной видимости и частичной деформации. В работе рассмотрен пример с распознаванием светильника уличного освещения. Пример показывает способность алгоритма не только выявлять объект на изображении, но и определять ориентацию положения его составляющих. Предложенное решение может быть использовано в задачах манипуляции объектами внешнего мира робототехническими системами.
Рассматривается новый подход к синтезу самопроверяемых устройств, основанный на контроле вычислений контролируемыми объектами с помощью кодов Хэмминга, проверочные символы (контрольные биты) которых описываются самодвойственными функциями. При этом структура работает в импульсном режиме, что фактические основано на внесении временнóй избыточности при построении самопроверяемого устройства. Это, к сожалению, приводит к некоторому снижению быстродействия, однако существенно повышает характеристики контролепригодности, что особенно актуально для устройств и систем критического применения, входные данные для которых изменяются не столь часто. Дается краткий обзор методов построения схем встроенного контроля на основе свойства самодвойственности вычисляемых функций. Приведены основные структуры организации схем встроенного контроля. Отмечены предполагаемые пути развития теории синтеза схем встроенного контроля на основе проверки принадлежности вычисляемых функций классу самодвойственных булевых функций. Установлены все возможные значения числа информационных символов для кодов Хэмминга, которые будут обладать свойством самодвойственности функций, описывающих контрольные биты. Кодеры таких кодов Хэмминга будут являться самодвойственными устройствами. Так как функции, описывающие контрольные биты кодов Хэмминга, являются линейными, то для того, чтобы они были самодвойственными необходимо, чтобы в каждой из них использовалось нечетное количество аргументов. Доказано, что число разрядов кодовых слов кодов Хэмминга с самодвойственными контрольными функциями равно n =3+4 l , l ∈ N 0 . Приводятся результаты моделирования самодвойственных устройств со схемами встроенного контроля по двум диагностическим признакам в среде Multisim. Предложен способ модификации структуры контроля вычислений по двум диагностическим признакам, позволяющий использовать любой линейный блоковый код (не обязательно код Хэмминга). Он основан на дооснащении кодера устройством преобразования функций в самодвойственные. Фактически это устройство для формирования модифицированного кода. Доказано, что для получения модифицированного кода Хэмминга с самодвойственными контрольными функциями для случаев n≠3+4l, l∈N 0 , достаточно сложить по модулю M =2 несамодвойственную контрольную функцию с функцией старшего информационного бита.
Исследования чат-ботов значительно продвинулись за эти годы. Предприятия изучают, как улучшить производительность, принятие и внедрение этих инструментов, чтобы общаться с клиентами или внутренними командами через социальные сети. Кроме того, предприятия также хотят обращать внимание на качественные отзывы клиентов в социальных сетях о продуктах, доступных на рынке. Оттуда, пожалуйста, выберите новый метод для улучшения качества обслуживания своих продуктов, а затем отправьте его в издательские агентства для публикации на основе потребностей и оценки общества. Несмотря на то, что в последнее время было проведено множество исследований, не все из них затрагивают вопрос оценки мнений о системе чат-ботов. Основная цель исследования в этой статье — оценить человеческие комментарии на английском языке с помощью системы чат-ботов. Документы системы предварительно обрабатываются и сопоставляются мнения, чтобы предоставить заключения на основе комментариев на английском языке. Основанная на практических потребностях и социальных условиях, эта методология направлена на развитие контента чат-бота на основе взаимодействия с пользователем, что позволяет осуществлять циклический и контролируемый человеком процесс со следующими этапами оценки комментариев на английском языке. Сначала мы предварительно обрабатываем входные данные, собирая комментарии в социальных сетях, а затем наша система анализирует эти комментарии в соответствии с рейтингом просмотров по каждой затронутой теме. Наконец, данная система будет давать рейтинг и результат комментариев для каждого комментария, введенного в систему. Эксперименты показывают, что данный метод может повысить точность на 78,53% лучше, чем упомянутые методы.
В статье рассматривается задача формирования цифровой тени процесса перемещения человека. Проведен анализ предметной области, который показал необходимость формализации процесса создания цифровых теней для имитации движений человека в виртуальном пространстве, тестировании программно-аппаратных комплексов, функционирующих на основе действий человека, а также в различных системах опорно-двигательной реабилитации. Выявлено, что среди существующих подходов к захвату движений человека нельзя выделить универсальный и стабильно работающий при различных условиях внешней среды. Разработан метод формирования цифровой тени на основе комбинирования и синхронизации данных из трех систем захвата движений (трекеры виртуальной реальности, костюм motion capture и камеры с использованием технологий компьютерного зрения). Объединение перечисленных систем позволяет получить комплексную оценку положения и состояния человека независимо от условий внешней среды (электромагнитные помехи, освещенность). Для реализации предложенного метода проведена формализация цифровой тени процесса перемещения человека, включающая описание механизмов сбора и обработки данных от различных систем захвата движений, а также этапы объединения, фильтрации и синхронизации данных. Научная новизна метода заключается в формализации процесса сбора данных о перемещении человека, объединении и синхронизации аппаратного обеспечения используемых систем захвата движений для создания цифровых теней процесса перемещения человека. Полученные теоретические результаты будут использоваться в качестве основы для программной абстракции цифровой тени в информационных системах для решения задач тестирования, имитации человека и моделирования его реакции на внешние раздражители за счет обобщения собранных массивов данных о его перемещении.
Получение из растрового изображения объектов в векторном виде необходимо во многих сферах. Существующие методы векторизации спутниковых снимков не обеспечивают нужной точности автоматизации. В данной области требуется применять ручной труд, но объём поступающей информации зачастую превышает скорость обработки. Поэтому необходимы новые подходы для решения подобного рода задач. В статье предложен метод векторизации объектов на снимках с использованием разложения изображения на топологические особенности, который разбивает изображение на отдельные связанные структуры и при дальнейшей работе опирается уже на них. В результате уже на этом этапе изображение разбивается на древовидную структуру. Данный метод уникален по своему образу работы и в корне отличается от традиционных способов векторизации снимков. Большинство методов работает с помощью пороговой бинаризации, и основной задачей для них становится подбор порогового коэффициента. Главной проблемой в таком случае становится ситуация, когда на изображении имеется несколько объектов, для которых необходим разный порог. Метод отходит от непосредственной работы с яркостной характеристикой в сторону анализа топологической структуры каждого объекта. Предлагаемый метод имеет корректное математическое обоснование, в основе которого лежит алгебраическая топология. На основе метода разработана геоинформационная технология для автоматической векторизации растровых снимков с целью поиска находящихся на нем объектов. Тестирование проводилось на спутниковых снимках с разных масштабов. Разработанный метод сравнивался со специальным инструментом для векторизации R2V и превзошел его по средней точности. Средний процент у автоматической векторизации предложенного метода составил 81%, а у полуавтоматического векторизующего модуля R2V – 73%.
В представленной работе рассматривается задача автоматизации и снижения сложности процесса разработки виртуальных тренажерных комплексов. Проведенный анализ предметной области показал необходимость перехода от монолитного подхода к сервис-ориентированному варианту архитектуры. Выявлено, что использование монолитной архитектуры при реализации виртуальных тренажерных комплексов ограничивает возможность модернизации системы, увеличивает ее программную сложность, затрудняет реализацию интерфейса для управления и мониторинга процесса подготовки. Представлена общая концепция микросервисной архитектуры виртуальных тренажерных комплексов, даны определения основных и второстепенных компонентов. Научная новизна исследования заключается в переходе от классической монолитной архитектуры в предметной области ВТК к микросервисной архитектуре и устранении недостатков данного подхода за счет реализации единого протокола обмена информацией между модулями и отделения процедур сетевого взаимодействия в программные библиотеки в каждом микросервисе для унификации и повышения надежности работы системы. Применение изолированных, слабо связанных микросервисов позволяет использовать оптимальные технологии, платформы и фреймворки для их реализации, отделить графический интерфейс инструктора тренажера от системы визуализации и виртуальной реальности, обеспечить возможность гибкой замены основных компонентов (визуализации, интерфейса, взаимодействия с виртуальной реальностью) без изменения архитектуры и влияния на остальные модули. Осуществлена декомпозиция структурной модели микросервисной архитектуры, представлена специфика функционирования основных компонентов. Рассмотрена реализация библиотек сетевого взаимодействия микросервисов и протокола обмена данных на основе JSON. Практическая значимость предложенной архитектуры состоит в возможности распараллеливания и снижения сложности процесса разработки и модернизации тренажерных комплексов. Проанализированы особенности функционирования систем, реализованных на предложенной микросервисной архитектуре.
Методы машинного обучения и цифровой обработки сигналов применяются в различных отраслях, в том числе при анализе и классификации сейсмических сигналов поверхностных источников. Разработанный алгоритм анализа типов волн позволяет автоматически идентифицировать и, соответственно, отделять приходящие сейсмические волны на основе их характеристик. Для выделения типов волн используется сейсмический измерительный комплекс, определяющий характеристики граничных волн поверхностных источников с использованием специальных молекулярно-электронных датчиков угловых и линейных колебаний. Представлены результаты работы алгоритма обработки данных, получаемых по методике сейсмических наблюдений, использующей спектральный анализ на основе вейвлета Морле. Также в работе описан алгоритм классификации источников сигнала, определения расстояния и азимута до пункта возбуждения поверхностных волн, рассмотрено использование статистических характеристик и MFCC (Мел-частотные кепстральные коэффициенты) параметров, а также их совместное применение. При этом в качестве статистических характеристик сигнала были использованы следующие: дисперсия, коэффициент эксцесса, энтропия и среднее значение, а в качестве метода машинного обучения был выбран градиентный бустинг; в качестве метода определения расстояния до источника сигнала применен метод машинного обучения на основе градиентного бустинга с применением статистических и MFCC параметров. Обучение проводилось на тестовых данных на основе выделенных особенных параметрах сигналов источников сейсмического возбуждения поверхностных волн. С практической точки зрения, новые методы сейсмических наблюдений и анализа граничных волн позволяют решить проблему обеспечения плотной расстановки датчиков в труднодоступных местах, устранить недостаток знаний в алгоритмах обработки данных сейсмических сенсоров угловых движений, выполнить классификацию и систематизацию источников, повысить точность прогнозирования, реализовать алгоритмы локации и сопровождения источников. Целью работы стало создание алгоритмов обработки сейсмических данных для классификации источников сигнала, определения расстояния и азимута до пункта возбуждения поверхностных волн.
Компьютерные сети основаны на технологии, обеспечивающей техническую инфраструктуру, в которой протоколы маршрутизации используются для передачи пакетов через Интернет. Протоколы маршрутизации определяют, как маршрутизаторы взаимодействуют друг с другом путем распространения информации. Они используются для описания того, как маршрутизаторы взаимодействуют друг с другом, изучения доступных маршрутов, построения таблиц маршрутизации, принятия решений о маршрутизации и обмена информацией между соседями. Основная цель протоколов маршрутизации — определить наилучший маршрут от источника к месту назначения. Частный случай протокола маршрутизации, работающего в автономной системе, называется протоколом внутренней маршрутизации (IGP — Internal Gateway Protocol). В статье анализируется проблема правильного выбора протокола маршрутизации. Open Shortest Path First (OSPF) и Enhanced Internal Gateway Routing Protocol (EIGRP) считаются ведущими протоколами маршрутизации для приложений реального времени. Для этого их выбирают для изучения. Основной целью исследования является сравнение предложенных протоколов маршрутизации и их оценка на основе различных показателей производительности. Эта оценка осуществляется теоретически – путем анализа их характеристик и действия, и практически – посредством имитационных экспериментов. После изучения литературы определяются сценарии моделирования и количественные показатели, по которым сравнивается производительность протоколов. Во-первых, сетевая модель с OSPF разрабатывается и моделируется с помощью симулятора OPNET Modeler. Во-вторых, EIGRP реализован в том же сетевом сценарии, и выполняется новое моделирование. Реализация сценариев должна собрать необходимые результаты и проанализировать работу двух протоколов. Данные должны быть получены, а оценка и вывод должны быть сделаны в отношении определенных количественных показателей.
В работе рассмотрена задача анализа безопасного сеанса на физическом уровне беспроводной системы связи в условиях многолучевого канала распространения сигнала и наличия канала утечки информации. Для обобщения эффектов распространения была выбрана модель канала Beaulieu-Xie с затенениями. Для описания безопасности процесса передачи информации использовалась такая метрика, как вероятность прерывания безопасного сеанса связи. В рамках исследования было получено аналитическое выражение вероятности прерывания связи. Проведён анализ её поведения в зависимости от характеристик канала и системы связи: среднего значения отношения сигнал-шум в основном канале и канале утечки, эффективного значение показателя потерь на пути распространения сигнала, относительного расстояния между законным приемником и прослушивающим приёмником и пороговой пропускной способности, нормированной на пропускную способность гладкого гауссова канала. Рассмотрены совокупности параметров, которые покрывают важные сценарии функционирования беспроводных систем связи. К ним относятся как глубокие замирания (отвечающие гиперрэлеевскому сценарию), так и малые замирания. Учитываются условия наличия существенной по величине компоненты прямой видимости и значительного количества многопутевых кластеров, затенения доминантной компоненты и многопутевость волн, а также всевозможные промежуточные варианты. Обнаружено, что величина энергетического потенциала, необходимого для гарантированной безопасной связи с заданной скоростью, определяется в первую очередь мощностью многопутевых компонент, а также наличие неснижаемой вероятности прерывания безопасного сеанса связи с ростом для каналов с сильным общим затенением компонент сигнала, что с практической точки зрения важно учитывать при предъявлении требований к величинам отношения сигнал/шум и скорости передачи данных в прямом канале, обеспечивающим желаемую степень безопасности беспроводного сеанса связи.
В работе исследованы структурные зависимости рабочих выходов логических комбинационных схем с целью последующей идентификации вида возможных ошибок. Приведены виды возникающих ошибок и классификация рабочих выходов логических комбинационных схем. Показано, что наличие внутренней структурной связи дискретных устройств приводит к увеличению кратности возможных ошибок. Приводится условие определения функциональной зависимости выходов от проявления ошибок исследуемой кратности. Отмечено, что из множества видов ошибок, на выходах схем могут проявляться однонаправленные (монотонные) ошибки. Приведен известный метод определения монотонно зависимых рабочих выходов дискретных устройств и указан его недостаток, заключающийся в необходимости только попарного сравнения каждого выхода с остальными из целого множества. Для удобства процесса поиска подобных выходов автором статьи предложен новый метод идентификации монотонно зависимых рабочих выходов, отличающийся от известных методов тем, что данный метод применим для любого числа выходов, что требует значительно меньшего времени для поиска вышеприведенных выходов. Показано, что логические комбинационные схемы могут обладать функциональными особенностями, при которых на рабочих выходах могут проявляться только монотонные ошибки. Следовательно, предложен новый метод идентификации любого числа монотонно независимых рабочих выходов комбинационных схем. Показано, что предлагаемые в статье методы поиска монотонно зависимых и монотонно независимых выходов логических комбинационных схем требуют выполнения несложных математических вычислений. В программной среде Multisim смоделированы внутренние неисправности диагностируемых схем и зафиксированы все возможные ошибки на рабочих выходах. По результатам экспериментов также подтверждена справедливость полученных теоретических результатов.
Рассматривается использование различных типов эвристических алгоритмов на основе технологий мягких вычислений для распределения задач в группах мобильных роботов, выполняющих односложные операции в едином рабочем пространстве: генетические алгоритмы, муравьиные алгоритмы и искусственные нейронные сети. Показано, что данная задача является NP-сложной и ее решение прямым перебором для большого числа заданий невозможно. Исходная задача сведена к типовым NP-полным задачам: обобщенной задаче поиска оптимальной группы замкнутых маршрутов от одного депо и задаче коммивояжера. Представлены описание каждого из выбранных алгоритмов и сравнение их характеристик. Приводится пошаговый алгоритм работы с учетом выбранных генетических операторов и их параметров при заданном объеме популяции. Представлена общая структура разработанного алгоритма, позволяющего достаточно эффективно решить многокритериальную оптимизационную задачу с учетом временных затрат и интегрального критерия эффективности роботов, учитывающего энергетические затраты, функциональную насыщенность каждого агента группы и т.д. Показана возможность решения исходной задачи с использованием муравьиного алгоритма и обобщенного поиска оптимальной группы замкнутых маршрутов. Для многокритериальной оптимизации показана возможность линейной свертки полученного векторного критерия оптимальности за счет введения дополнительных параметров, характеризующих групповое управление: общее КПД функционирования всех роботов, затраты энергии на функционирование группы поддержки и энергия на размещение одного робота на рабочем поле. Для решения задачи распределения заданий с использованием нейронной сети Хопфилда произведено ее представление в виде графа, полученного в ходе перехода от обобщенной задачи поиска оптимальной группы замкнутых маршрутов от одного депо к задаче коммивояжера. Показателем качества выбран суммарный путь, пройденный каждым из роботов группы.
Рассматриваются варианты применения сегментной спайковой модели нейрона с возможностью структурной адаптации для решения задач классификации. Проводится анализ современного состояния спайковых нейронных сетей. Делается вывод о крайне низком количестве работ по исследованию сегментных моделей нейрона. В качестве модели нейрона для данной работы обосновывается выбор сегментной спайковой модели. Приводится краткое описание такой модели, отмечены её основные особенности, позволяющие производить её структурное реконфигурирование. Описывается способ структурной адаптации модели ко входному паттерну импульсов. Приводится общая схема организации сегментных спайковых нейронов в сеть для решения задачи классификации. В качестве кодирования числовой информации в паттерны импульсов выбирается временное кодирование. Приводятся краткие результаты экспериментов по решению задачи классификации на общедоступных наборах данных ( Iris , MNIST). Делается вывод о сопоставимости полученных результатов с результатами, полученными классическими методами. Кроме того, приводится подробное пошаговое описание экспериментов по определению состояния телеуправляемого необитаемого подводного аппарата: определение расстояния такого аппарата до дна и определение характера его движения. Показано соответствие полученных результатов реальному состоянию телеуправляемого необитаемого подводного аппарата. Сделан вывод о перспективности применения спайковых сегментных моделей нейрона с возможностью структурной адаптации при решении задач классификации. Рассмотрены дальнейшие перспективные продолжения исследований основанных на сегментных спайковых моделях нейрона.
Затруднительно или невозможно создать программное обеспечение, не содержащее ошибок. Ошибки могут приводить к тому, что переданные в программу данные вызывают нештатный порядок выполнения ее машинного кода. Разбиение на подпрограммы приводит к тому, что инструкции возврата из подпрограмм могут использоваться для проведения атаки. Существующие средства защиты в основном требуют наличия исходных текстов для предотвращения таких атак. Предлагаемая методика защиты направлена на комплексное решение проблемы. Во-первых, затрудняется получение атакующим контроля над исполнением программы, а во-вторых, снижается количество участков программ, которые могут быть использованы в ходе атаки. Для затруднения получения контроля над исполнением применяется вставка защитного кода в начало и конец подпрограмм. При вызове защищенной подпрограммы производится защита адреса возврата, а при завершении – восстановление – при условии отсутствия повреждения его атакующим. Для снижения количества пригодных для атак участков применяются синонимичные замены инструкций, содержащие опасные значения. Предложенные меры не изменяют алгоритм работы исходного приложения. Для проверки описанных решений была выполнена программная реализация и проведено ее тестирование с использованием синтетических тестов, тестов производительности и реальных программ. Тестирование показало правильность принятых решений, что обеспечивает устранение пригодных для атак участков и невозможность использования штатных инструкций возврата для проведения атак. Тестирование производительности показало 14 % падения скорости работы, что находится на уровне ближайших аналогов. Сравнение с аналогами показало, что количество реализуемых сценариев атаки для предложенного решения меньше, а применимость выше.
Приемо-передающие тракты современных систем радиосвязи строятся на основе открытой структуры, обеспечивающей иерархическое разграничение доступа к предоставляемым телекоммуникационным услугам. Однако такой подход не исключает возможность доступа к передаваемому контенту со стороны несанкционированных пользователей. Скрытие информации методами криптографической защиты в такой ситуации только активизирует дополнительный интерес к передаче, поэтому наиболее прагматичным решением является использование сигналов сложной структуры, существенно затрудняющих или даже исключающих извлечение из них информации сторонними пользователями. Проблема регламентирования селекции доступа при разработке и проектировании элементов радиосистем является достаточно многогранной и обладает высокой степенью сложности. Одно из направлений решения задач данной предметной области базируется на известных подходах расширения базы сигналов, однако алгоритмы их практической реализации получены без учета ограничений на выделенный ресурс и без учета самого факта применения этих алгоритмов. На основе теории систем и общей теории связи разработан подход к формированию сигнальных конструкций сложной структуры, обеспечивающий повышение свойств их структурной скрытности по отношению к несанкционированным пользователям. При этом были уточнены известные решения на физическом уровне сигнальных пространств, что позволило формализовать процедуры формирования радиосигналов, обладающими заданными свойствами. Обоснован метод формализации функции отображения пространства сигналов на основе выделения стохастических свойств псевдослучайных последовательностей, что позволило обеспечить неопределенность их структуры при несанкционированной обработке. Апробация предлагаемого подхода приведена на примере формирования сигналов квадратурной модуляции с учетом последующего анализа их свойств с различных позиций легитимных и нелегитимных пользователей. Полученные результаты подтверждают возникшую неопределенность при нелегитимной обработке при незначительном ухудшении свойств помехоустойчивости систем радиосвязи. В целом это позволяет сделать вывод об адекватности теоретических решений. В качестве примера представлены констеляционные диаграммы сигналов на выходе квадратурного приемника. Представленная в работе совокупность предлагаемых технических решений определяет новизну данного подхода. Решаемая научная задача относится к классу задач синтеза сигналов сложных структур.
Современные методы решения задач планирования выполнения пакетов заданий в многостадийных системах характеризуются наличием ограничений на их размерность, невозможностью гарантированного получения лучших результатов в сравнении с фиксированными пакетами при различных значениях входных параметров задачи. В статье автором решена задача оптимизации составов пакетов заданий, выполняющихся в многостадийных системах, с использованием метода ветвей и границ. Проведены исследования различных способов формирования порядков выполнения пакетов заданий в многостадийных системах (эвристических правил упорядочивания пакетов заданий в последовательностях их выполнения на приборах МС). Определен способ упорядочивания пакетов в последовательностях их выполнения (эвристическое правило), обеспечивающий минимизацию общего времени реализации действий с ними на приборах. На основе полученного правила сформулирован способ упорядочивания типов заданий, в соответствии с которым их пакеты рассматриваются в процедуре метода ветвей и границ. Построена математическая модель процесса реализации действий с пакетами на приборах системы, которая обеспечивает вычисление его параметров. Выполнено построение метода формирования всех возможных решений по составам пакетов заданий для заданного их количества. Решения по составам пакетов заданий разных типов интерпретируются в процедуре метода ветвей и границ с целью построения оптимальной их комбинации. Для реализации метода ветвей и границ сформулирована процедура ветвления (разбиения), предполагающая формирование подмножеств решений, включающих пакеты разных составов заданий одного типа. Построены выражения для вычисления нижних и верхних оценок значений критерия оптимизации составов пакетов для сформированных в процедуре ветвления подмножеств. Процедура отсева предполагает исключение подмножеств, нижняя оценка которых не меньше рекорда. Для поиска оптимальных решений применена стратегия поиска в ширину, предусматривающая исследование всех подмножеств решений, включающих различные пакеты заданий одного типа, полученных в результате процедуры разбиения подмножеств заданий, не исключенных из рассмотрения после реализации процедуры отсева. Разработанные алгоритмы реализованы программно, что позволило получить результаты планирования выполнения пакетов заданий в многостадийной системе, являющиеся в среднем на 30 % лучшими, чем для фиксированных пакетов.
При построении автономных систем реального времени (СРВ) необходимо решать задачу оптимальной многозадачной загрузки ряда параллельно функционирующих цифровых сигнальных процессоров. Одним из резервов достижения необходимого результата выступает реализация выборок из сигналов датчиков информации о величине сигнала наиболее редко во времени. При этом необходимо обеспечивать линейную или ступенчатую аппроксимацию сигнала по выборкам с допустимой погрешностью восстановления. Одной из системных задач этих процессоров является фильтрация сигналов или ограничение спектра до частоты среза. Отличительной особенностью предлагаемого в статье подхода является выполнение условия: если измерение этой частоты затруднено (например, в электромеханических средствах СРВ), то для таких сигналов предложено согласовывать максимальные величины параметров гармонической полуволны: погрешность аппроксимации, скорость и ускорение. Исследование открывает перспективу применения новых подходов по дискретизации времени сигналов в амплитудно-временной области и определение для таких сигналов эквивалентной частоты среза спектра сигнала. В настоящей статье получены зависимости величины единицы системного времени ввода-вывода данных от степени согласования между собой максимальных величин параметров сигнала. Математическая модель экстремального поведения сигнала между двумя соседними выборками задана в виде гармонической полуволны. Исследование распространено также на выпуклые составные гармонические функции, по которым сигнал может отклоняться от результатов линейной или ступенчатой аппроксимации сигнала по этим выборкам. Проведено сравнение моделей по величине относительных интервалов дискретизации времени, зависящих от степени согласования максимальных параметров гармонической полуволны. При сравнении, кроме этих максимальных параметров, учтена связь максимальной скорости сигнала с погрешностью аппроксимации выборок ступеньками и связь максимального ускорения сигнала с максимальной погрешностью линейной аппроксимации. Результаты позволяют определять длительности интервалов равномерной дискретизации времени сигнала по результатам обследования объекта управления, обосновывают существенное увеличение интервала дискретизации времени или аналогичное увеличение числа решаемых задач в единицу системного времени.
Предложен подход к техническому диагностированию сложных технических систем по результатам обработки телеметрической информации внешней системой контроля и диагностирования с использованием гибридных сетевых структур. Рассмотрен принцип построения диагностических комплексов сложных технических систем, обеспечивающий автоматизацию процесса технического диагностирования и основанный на использовании при обработке телеметрической информации моделей в виде гибридных сетевых структур, включающих многослойные нейронные сети и дискретные байесовские сети со стохастическим обучением. Разработаны модель изменения параметров технического состояния сложных технических систем на основе многослойных нейронных сетей, позволяющая сформировать вероятностную оценку отнесения текущей ситуации функционирования сложной технической системы к множеству рассмотренных ситуаций функционирования по отдельным телеметрируемым параметрам, и многоуровневая иерархическая модель технического диагностирования сложных технических систем на основе дискретной байесовской сети со стохастическим обучением, позволяющая агрегировать полученную от нейросетевых моделей информацию и распознавать текущую ситуацию функционирования сложной технической системы. В условиях нештатных ситуаций функционирования сложной технической системы по результатам обработки телеметрической информации локализуются неисправные функциональные узлы и формируется объяснение причины возникновения нештатной ситуации. Детализированы этапы реализации технического диагностирования сложных технических систем с использованием предложенных гибридных сетевых структур при обработке телеметрической информации. Представлен пример использования разработанного подхода к решению задач технического диагностирования бортовой системы космического аппарата. Показаны преимущества предлагаемого подхода к техническому диагностированию сложных технических систем в сравнении с традиционным подходом, основанном на анализе принадлежности значений телеметрируемых параметров заданным допускам.
Анализ применения технологии умный дом указывает на недостаточный уровень управляемости его инфраструктурой, что приводит к избыточному потреблению энергетических и информационных ресурсов. Проблема управления цифровой инфраструктурой жилого пространства человека, связана с большим числом узкоспециализированных решений по домашней автоматизации, которые усложняют процесс управления. Умный дом рассматривается как множество независимых киберфизических устройств направленных на достижение своей цели. Для согласованной работы киберфизических устройств предлагается обеспечивать их совместную работу через единый информационный центр. Моделирования режимов работы устройств в цифровой среде сохраняет ресурс физических устройств, производя виртуальный расчет для всевозможных вариантов взаимодействия устройств между собой и физической средой. Разработана методика управления микроклиматом умного дома с применением ансамбля нечетких искусственных нейронных сетей, на примере совместного использования кондиционера, вентиляции и отопления. Алгоритм работы нейронной сети позволяет контролировать параметры состояния физической среды, прогнозировать режимы работы киберфизических устройств и формировать сигналы управления для каждого из них, обеспечивая совместную работу устройств с минимальным ресурсопотреблением и информационным трафиком. Предложен вариант практической реализации системы управления микроклиматом умного дома на примере многофункционального учебного компьютерного класса. Разработаны гибридные нейронные сети систем кондиционирования, вентиляции и отопления. Произведено тестирование работы системы управления микроклиматом многофункциональной аудитории университета с применением гибридных нейронных сетей, в качестве устройства управления использован программируемый логический контроллер отечественного производства. Целью управления на основе взаимодействующих киберфизических устройств является достижения минимума используемой мощности и информационного трафика при их совместной работе.
В этой статье используется всеохватывающая концепция сообществ для выражения социальных контекстов, в которых осуществляется человеческое творчество и происходит обучение. С появлением цифровых технологий эти социальные контексты, сообщества, в которых мы задействованы, радикально меняются. Новый ландшафт, созданный цифровыми технологиями, характеризуется новыми качествами, новыми возможностями для действий сообществ. Термин onlife заимствован из Манифеста Onlife и используется для обозначения сообществ нового типа, созданных современными цифровыми технологиями - сообществ onlife. Представлены принципы проектирования, направленные на развитие таких сообществ и поддержку их членов. Эти принципы составляют основу, которая подчеркивает концепцию перформативности, то есть то, что знания основаны на деятельности человека и действиях, выполняемых в определенных социальных контекстах, а не на развитии концептуальных представлений. Чтобы продемонстрировать использование структуры и соответствующих принципов, в статье представлено, как их можно использовать для анализа, оценки и переформулирования конкретной системы, относя ее к творчеству и обучению в области культурного наследия (преподавание и изучение истории). Одним из наиболее значительных результатов является принятие принципов, которые облегчают вовлечение студентов в учебный процесс, переходя от роли конечного пользователя к роли эксперта-пользователя при поддержке так называемых maieuta-дизайнеров. Результатом этого процесса является использование изученного программного обеспечения не только для потребления готового контента, но и для создания нового, сгенерированного студентами контента, предлагающего студентам новые возможности для обучения. Как показывает оценка, эти новые возможности обучения позволяют студентам развивать более глубокое понимание изучаемых тем.
Современное состояние решения задачи комплексного планирования выполнения пакетов заданий в многостадийных системах характеризуется отсутствием универсальных способов формирования решений по составам пакетов, наличием ограничений на размерность задачи и невозможностью гарантированного получения эффективных решений при различных значениях ее входных параметров, а также невозможностью учета условия формирования комплектов из результатов. В статье авторами реализовано решение задачи планирования выполнения пакетов заданий в многостадийных системах при формировании комплектов результатов в заданные для них директивные сроки. Для решения задачи планирования выполнена декомпозиция обобщенной функции системы на совокупность иерархически взаимосвязанных подфункций. Применение декомпозиции позволило использовать иерархический подход для планирования выполнения пакетов заданий в многостадийных системах, предусматривающий определение решений по составам пакетов на верхнем уровне иерархии и построение расписаний выполнения пакетов на нижнем уровне иерархии. Для оптимизации решений по составам пакетов и расписаниям их выполнения в соответствии с иерархическим подходом применена теория иерархических игр. Построена математическая модель иерархической игры для определения эффективных составов пакетов заданий и расписаний их выполнения, представляющая собой систему критериев на уровнях принятия решений. Оценка эффективности решений по составам пакетов на верхнем уровне иерархии обеспечивается распределением результатов выполнения заданий по комплектам в соответствии с сформированным расписанием. Для оценки эффективности решений по составам пакетов сформулирован метод упорядочивания идентификаторов типов комплектов с учетом директивных сроков и метод распределения результатов выполнения заданий по комплектам, реализующий вычисление моментов времени окончания формирования комплектов и запаздываний с их формированием относительно заданных директивных сроков. Выполнены исследования планирования процесса выполнения пакетов заданий в многостадийных системах при условии формирования комплектов в заданные директивные сроки. На их основе сформулированы выводы, касающиеся зависимости эффективности планирования от входных параметров задачи.
Проблема анализа устойчивости и как ее составных частей надежности и живучести является довольно востребованной как в области телекоммуникаций, так и в других отраслях, занимающихся разработкой и эксплуатацией сложноразветвленных сетей. Наиболее подходящей моделью сети для подобного рода задач оказывается модель, использующая постулаты теории графов. При этом предположение о случайном характере отказов отдельных звеньев телекоммуникационной сети позволяет ее рассматривать в виде обобщенной модели Эрдеша–Реньи. Хорошо известно, что вероятность выхода из строя элементов может трактоваться в форме коэффициента готовности и коэффициента оперативной готовности, а также в виде других показателей, характеризующих работоспособность элементов телекоммуникационной сети. Большинство подходов рассматривают лишь случай двухполюсной связности, когда необходимо обеспечить взаимодействие двух конечных адресатов. В современных телекоммуникационных сетях на первый план выходят услуги типа виртуальных частных сетей, для которых организуются многоточечные соединения, не укладывающиеся в понятие двухполюсной связности. В этой связи в работе предлагается расширить подобный подход для анализа многополюсной и всеполюсной связностей. Так, подход для двухполюсной связности базируется на методе, использующем в качестве основы матрицу связностей, и, по сути, предполагающий последовательный перебор всех сочетаний вершинных сечений, начиная с истока и стока. Данный способ приводит к включению в общий состав сечений не минимальных, что потребовало введения дополнительной процедуры проверки добавляемого сечения на безызбыточность. Подход для всеполюсной связности базируется на методе, использующем в качестве основы матрицу связностей, и, по сути, предполагающий последовательный перебор всех сочетаний вершинных сечений, не включая одну из вершин, считаемую терминальной. Более простым решением оказался контроль добавляемого сечения на уникальность. Подход для многополюсной связности аналогичен использованному при формировании множества минимальных всеполюсных сечений и отличается, лишь процедурой отбора используемых для образования матрицы сечений комбинаций, из всего множества которых сохраняются лишь те, которые содержат полюсные вершины. В качестве тестовой сети связи используется магистральная сеть Ростелеком, развернутая с целью формирования потоков в направлении "Европа – Азия". Показано, что многополюсные сечения являются наиболее общим понятием относительно двухполюсных и всеполюсных. Не смотря на возможность подобного обобщения, в практических приложениях целесообразно рассматривать именно частные случаи вследствие их меньшей вычислительного сложности.
Описание логической и физической структуры сети необходимо для решения многих задач сетевого управления. Автоматизация построения такого описания осложнена возможностью неполноты и некорректности исходных данных о структуре сети, получаемых из стандартных источников. В данной статье приводится исследование свойств неполных исходных данных о связях сетевых устройств на канальном уровне. Для этого вводятся графовые модели структуры канального уровня в присутствии виртуальных локальных сетей, формализуется задача дополнения исходных данных. Приводятся методы обобщённой обработки разнородных исходных данных о канальном уровне. В работе описываются модели и методы выведения части отсутствующих данных, а также условие, при котором исходные данные могут позволить построить единственное правильное описание структуры сети. Статья включает методы определения в исходных данных некорректных элементов и ситуаций, при которых возможно несколько решений задачи описания структуры сети. Приводятся алгоритмы построения описания структуры сети при неполных данных, когда их можно и нельзя восполнить до необходимого объема, методы разрешения неоднозначности во входных данных и методы исправления некорректных данных. Проведённые вычислительные испытания методов на сгенерированных данных и в реальных сетях показывают их применимость и эффективность в сетях различных структур и со смешанным набором производителей оборудования. Также, показывается преимущество перед разработанными ранее аналогичными методами: способность дополнить до 99% данных о связях на канальном уровне за полиномиальное время, возможность получения точного решения при неоднозначности исходных данных.
Централизованно-зарезервированный доступ к среде в сетях цифровой радиосвязи семейства стандартов IEEE 802.11 является альтернативой случайному множественному доступу к среде типа CSMA/CA и в основном используется при передаче голосовых и видеосообщений в режиме реального времени. Область применения централизованно-зарезервированного доступа к среде определяет интерес к нему со стороны злоумышленников. Однако оценка эффективности централизованно-зарезервированного доступа к среде в условиях потенциально возможных деструктивных воздействий не проводилась, а потому сложно определить вклад этих воздействий в снижение эффективности такого доступа. Представлена аналитическая модель централизованно-зарезервированного доступа к среде, учитывающая не только этап его функционирования, но и этап установления в условиях деструктивных воздействий со стороны злоумышленника. Причем в модели этап установления централизованно-зарезервированного доступа к среде отображает последовательную взаимосвязь такого доступа, синхронизации элементов сетей цифровой радиосвязи и случайного множественного доступа к среде типа CSMA/CA. Установлено, что коллизии в канале передачи данных, вызванные деструктивными воздействиями, способны исключить централизованно-зарезервированный доступ к среде еще на этапе его установления. Модель применима при проектировании сетей цифровой радиосвязи семейства стандартов IEEE 802.11, оптимизации работы таких сетей и обнаружении потенциально возможных деструктивных воздействий со стороны злоумышленника.
Анализ сетей разнообразной природы, которыми являются сети цитирования, а также социальные или информационно-коммуникационные сети, включает изучение топологических свойств, позволяющих оценивать взаимосвязи между узлами сети и различные характеристики, такие как плотность и диаметр сети, связанные подгруппы узлов и тому подобное. Для этого сеть представляется в виде графа – совокупности вершин и ребер между ними. Одной из важнейших задач анализа сетей является оценивание значимости узла (или в терминах теории графов – вершины). Для этого разработаны различные меры центральности, позволяющие оценить степень значимости вершин сетевого графа в структуре рассматриваемой сети.
Существующее многообразие мер центральности порождает проблему выбора той, которая наиболее полно описывает значимость центральность узла.
Актуальность работы обусловлена необходимостью анализа мер центральности для определения значимости вершин, что является одной из основных задач изучения сетей (графов) в практических приложениях.
Проведенное исследование позволило с использованием метода главных компонент среди известных мер центральности выявить коллинеарные меры, которые в дальнейшем можно исключать из рассмотрения. Это позволяет уменьшить вычислительную сложность расчетов, что особенно важно для сетей с большим числом узлов, и повысить достоверность интерпретации получаемых результатов при оценивании значимости узла в рамках анализируемой сети при решении практических задач.
Выявлены закономерности представления различных мер центральности в пространстве главных компонент, что позволяет классифицировать их с точки зрения близости образов узлов сети, формируемых в определяемом применяемыми мерами центральности пространстве.
Представлено сравнение дискретных скрытых марковских моделей и свёрточных нейронных сетей для классификации изображений. После разбивки изображений на части целесообразно получить векторы, которые представляют локальные визуальные структуры, одновременно определяющие изображения глобально через пространственную последовательность. С использованием методов кластеризации создается алфавит из указанных векторов, а затем конструируются последовательности символов, которые описывают статистические модели, соответствующие классам изображений. Скрытые марковские модели в сочетании с методами квантования могут обрабатывать шум и искажения в наблюдениях для решения проблем компьютерного зрения, таких как классификация изображений с изменением освещения и перспективы.
Протестированы архитектуры, основанные на трех, шести и девяти скрытых состояниях, в пользу скорости обнаружения и низкого использования памяти. Также были протестированы два типа ансамблевых моделей. Точность предлагаемого метода была оценена с помощью общедоступных данных; полученные результаты оказались сравнимы с известными оценками при использовании тонко настроенных свёрточных нейронных сетей, но требовали значительно меньших вычислительных ресурсов. Результат представляет интерес при разработке мобильных роботов с вычислительными устройствами, имеющими ограниченное время автономной работы, но требующими способности обнаруживать и добавлять новые объекты в свои системы классификации.
Рассмотрены основные способы организации современных спутниковых систем связи и используемые в них способы синхронизации и передачи служебной информации, а также механизм кадровой синхронизации с точки зрения помехоустойчивости. На основании проведенного анализа предложена структурная схема имитационной модели для исследования влияния непреднамеренных помех на каналы современных спутниковых систем связи. Предлагаемая модель воздействия нестационарных помех на канал спутниковой связи учитывает влияние помех на символьную и кадровую синхронизации, механизмы выделения границ кадра, а также действие современных кодов исправления ошибок. Модель позволяет оценить влияние нестационарных помех как на информационную, так и на служебную части кадра современных систем широкополосной спутниковой связи. В качестве показателя помехоустойчивости канала спутниковой связи используется вероятность потери кадра, то есть пропуска кадра ввиду нарушения в системе кадровой синхронизации, неверного выделения границ кадра либо наличия в кадре ошибок, которые не были исправлены корректирующими кодами. С использованием указанной модели проведено исследование влияния нестационарных помех различной длительности на информационную и служебную части кадра, сравнение результатов воздействия нестационарных помех различной длительности с воздействием белого гауссовского шума. Показано, что нестационарные помехи, представляющие собой короткие шумовые импульсы, которые не влияют на информационную часть кадра, из-за исправления кодами коррекции могут снижать качество приема ввиду нарушения работы кадровой синхронизации и искажения служебной информации о сигнально-кодовой конструкции и длине кадра.
Проанализированы основные факторы, обуславливающие расширение возможностей и повышение результативности сетевой разведки по идентификации состава и структуры клиент-серверных вычислительных сетей вследствие стационарности их структурно-функциональных характеристик. Вскрытые особенности защиты клиент-серверных вычислительных сетей, основанных на реализации принципов пространственного обеспечения безопасности, а также формализация и внедрение множества запрещающих регламентов обосновывают актуальность задачи динамического управления структурно-функциональными характеристиками клиент-серверных вычислительных сетей, функционирующих в условиях сетевой разведки.
Представлена математическая модель, позволяющая находить оптимальные режимы динамического конфигурирования структурно-функциональных характеристик клиент-серверных вычислительных сетей для различных ситуаций. Приведены результаты расчетов. Представлен алгоритм решения задачи динамической конфигурации структурно-функциональных характеристик клиент-серверной вычислительной сети, обеспечивающий уменьшение времени достоверности добываемых сетевой разведкой данных. Показаны результаты практических испытаний разработанного на основе алгоритма динамического конфигурирования клиент-серверных вычислительных сетей программного обеспечения. Полученные результаты свидетельствуют, что использование представленного решения по динамическому конфигурированию клиент-серверных вычислительных сетей позволяет повысить результативность защиты за счет изменения структурно-функциональных характеристик клиент-серверных вычислительных сетей в рамках нескольких подсетей. При этом достигнуто поддержание критически важных соединений, а интервалы времени изменения структурно-функциональных характеристик адаптивны к условиям функционирования и действиям злоумышленника.
Новизна разработанной модели заключается в применении математического аппарата теории марковских случайных процессов и решении уравнений Колмогорова для обоснования выбора режимов динамического конфигурирования структурно-функциональных характеристик клиент-серверных вычислительных сетей. Новизна разработанного алгоритма состоит в применении модели динамического конфигурирования структурно-функциональных характеристик клиент-серверных вычислительных сетей для динамического управления структурно-функциональными характеристиками клиент-серверной вычислительной сети в условиях сетевой разведки.
В последнее время в аэрокосмическом сообществе, включая космические агентства, предприятия и научные центры, резко возрос интерес к небольшим спутникам, таким как CubeSats, из-за их экономичной работы. Также наблюдается проблема обеспечения точности работы спутников с минимальными затратами и энергопотреблением. Для маневренности CubeSat оснащен топливным баком, в котором топливо должно поддерживаться в соответствующем температурном режиме. Одновременно должно быть максимально увеличено производство энергии, чтобы другие компоненты спутника не перегревались. В целях удовлетворения технологическим требованиям предлагается многокритериальная схема оптимального управления с использованием нелинейной динамической тепловой модели системы CubeSat. Схема управления ПИД-регулятора с компенсацией интегрального насыщения используется для оценки минимального теплового потока, необходимого для поддержания заданной эталонной температуры топливного бака, а контроллер на основе линеаризации предназначен для контроля температурного режима. Оптимизация площади солнечного элемента и управления ограничением температуры представляется как проблема управления с прогнозирующими интегрированными нелинейными моделями с использованием формы квазилинейного регулирования параметров уравнений состояния. Для оценки положительных и отрицательных сторон конструкции управления и применимости подхода приведены несколько сценариев моделирования для разных пределов мощности и случаев покрытия солнечных элементов.
Задачи анализа надежности, живучести и устойчивости характерны не только для телекоммуникаций, но и для систем, чьи компоненты подвержены одному или нескольким видам отказов, например транспортные, энергетические, механические системы, интегральные цепи и даже программное обеспечение. Логический подход предполагает декомпозицию системы на ряд небольших функциональных элементов, и в рамках телекоммуникационных сетей они обычно представляют собой отдельные сетевые устройства (коммутаторы, маршрутизаторы, терминалы и т. п.), а также линии связи между ними (медножильные, оптоволоконные, коаксиальные кабели, беспроводная среда и другие среды передачи). Функциональные взаимосвязи задают и логические соотношения между отказами отдельных элементов и отказом сети в целом. Также используется допущение, что отказы устройств являются сравнительно менее вероятными, чем отказы линий связи, что подразумевает использование предположения об абсолютной устойчивости (надежности, живучести) данных устройств. Модель телекоммуникационной сети представлена в виде обобщенной модели Эрдеша – Реньи. В контексте устойчивости телекоммуникационной сети под анализируемым свойством понимается связность сети в той или иной форме. Основываясь на представлении понятия стохастической связности сети как соответствия некоторого случайного графа свойства связности заданному набору вершин, традиционно выделяют три меры связности: двухполюсная, многополюсная и всеполюсная. Представлены процедуры формирования для сетей произвольной структуры множеств путей, деревьев и, как их обобщение, многополюсных деревьев. Отмечено, что многополюсные деревья являются наиболее общим понятием относительно простых цепей и остовых деревьев. Решение подобных задач позволит в дальнейшем перейти к вычислению вероятности связности графов для различных мер связности.
Предприятия для управления производством и передачи данных между подразделениями используют сетевые технологии. К преимуществам этих технологий можно отнести оперативность и возможность автоматизации операционных процессов, однако в то же время увеличивается риск сетевых атак на автоматизированные системы управления. Следовательно, возникает необходимость в разработке автоматических средств мониторинга, позволяющих обнаружить несанкционированное воздействие и оперативно отреагировать на него. Система информационной безопасности предприятия должна реализовывать процессы взаимодействия компонентов и самовосстановления на протяжении всего жизненного цикла.
Предложены частные модели функционирования автоматизированных систем управления предприятием в условиях информационных угроз, учитывающие параметры состояний предприятия на разных уровнях, реализацию сетевых угроз, управляющие воздействия и так далее. Для каждой модели формируется пространство состояний предприятия и на основании проведенных испытаний определяются параметры переходов, что дает возможность представить модель в виде размеченного графа. Последовательности состояний также допускают возможность моделирования с помощью аппарата полумарковских процессов. Вероятности переходов определяются при численном решении соответствующей системы интегральных уравнений методом Лапласа – Стилтьеса.
В серии экспериментов рассмотрен процесс передачи данных как в штатном режиме функционирования, так и в условиях атаки сканирования сети. Продемонстрировано применение аппарата полумарковских процессов для выявления несанкционированной активности и создания эффективного перечня мероприятий по обеспечению безопасности. На основе вычисленных значений вероятностей переходов состояний возможно построение интегрального показателя безопасности, что способствует повышению эффективности работы предприятия.
Задача редуцирования линейной динамической системы с постоянными коэффициентами рассматривается как задача аппроксимации ее исходной дробно-рациональной передаточной функции аналогичной функцией более низкого порядка. Ошибка аппроксимации определяется как интегральная квадратичная норма отклонения переходных характеристик исходной и редуцированной передаточной функции во временной области. Рассмотрены формулировки двух основных типов аппроксимационных задач: а) традиционная задача минимизации ошибки аппроксимации при заданном порядке редуцированной модели; б) задача минимизации порядка передаточной функции при заданном допуске на погрешность аппроксимации.
Разработаны алгоритмы решения задач аппроксимации, основанные на итерационном процессе Гаусса – Ньютона. На шаге итерации производится линеаризация текущего отклонения переходных характеристик по коэффициентам знаменателя редуцируемой передаточной функции. Линеаризованное отклонение используется для получения новых значений коэффициентов передаточной функции с помощью метода наименьших квадратов в функциональном пространстве на основе ортогонализации Грама – Шмидта. В работе получен общий вид выражений, представляющих линеаризованное отклонение переходных характеристик.
Для решения задачи минимизации порядка передаточной функции в рамках алгоритма метода наименьших квадратов также используется процесс Грама – Шмидта, условием завершения которого является достижение заданной допустимой нормы ошибки. Показано, что последовательность шагов процесса, соответствующая чередованию коэффициентов полиномов числителя и знаменателя передаточной функции, обеспечивает минимальный порядок передаточной функции.
Дается обзор разработанных алгоритмов на случай векторной передаточной функции с общим знаменателем. Представлен алгоритм с заданием ошибки аппроксимации в виде геометрической суммы скалярных ошибок. Обсуждается использование минимаксной формы для оценки ошибки и возможность распространения предложенного подхода на задачу редуцирования нерациональной исходной передаточной функции.
Разработана экспериментальная программа, реализующая предложенные алгоритмы, и получены результаты численных расчетов на тестовых примерах различных типов.
Предлагается вариант решения задачи выбора пропускных способностей цифровых каналов связи транспортной сети, учитывающий разбалансировку трафика данных по приоритетам. Разработанный алгоритм выбора пропускных способностей гарантирует минимальные затраты на аренду цифровых каналов связи с оптимальной пропускной способностью при условии выполнения требований к качеству обслуживания протокольных блоков данных первого, второго и k -го приоритетов в разбалансированной по приоритетам транспортной сети связи. На первом этапе была разработана аналитическая модель транспортной сети связи, которая предполагает разбиение исходной сети на отдельные фрагменты, анализируемые независимо друг от друга с помощью систем массового обслуживания. На втором этапе с использованием множителей Лагранжа был разработан алгоритм выбора пропускных способностей цифровых каналов связи для сбалансированной по приоритетам транспортной сети связи. Высокое быстродействие данного алгоритма обеспечено за счет применения алгебраических операций над матрицами (сложение, умножение и др.). На третьем этапе с использованием обобщенного метода множителей Лагранжа было реализовано сравнение условных экстремумов функции затрат на аренду цифровых каналов связи для одиночных активных требований к качеству обслуживания протокольных блоков данных, для всех возможных пар активных требований к качеству обслуживания протокольных блоков данных, для всех возможных троек активных требований к качеству обслуживания протокольных блоков данных и так далее вплоть до случая, когда одновременно будут активны все требования. На четвертом этапе был рассмотрен пример решения задачи выбора пропускных способностей цифровых каналов связи разбалансированной по приоритетам транспортной сети, состоящей из восьми маршрутизаторов, которые обслуживают протокольные блоки данных трех приоритетов. На заключительном этапе оценена эффективность разработанного алгоритма методом имитационного моделирования. Для этого в среде сетевого симулятора OMNet++ исследована разбалансированная по приоритетам транспортная сеть связи, которая состоит из восьми маршрутизаторов, соединенных двенадцатью цифровыми каналами связи с оптимальной пропускной способностью.
Приводится анализ известных методов обеспечения информационной безопасности, рассматриваются методы оценивания безопасности как отдельных ИТ-компонент, так и облачных сервисов в целом.
Предпринята попытка проанализировать облачные сервисы не с позиции коммерчески успешного и популярного маркетингового продукта, а с позиции системного анализа. Введенный ранее порядок оценивания ИТ-компонент нестабилен, поскольку у конечного пользователя нет 100% гарантии доступа ко всем ИТ-компонентам, а тем более к компонентам удаленного и неподконтрольного облачного сервиса. В ряде обзоров отмечается рост усилий по созданию сетевой безопасной архитектуры и по обеспечению непрерывного контроля отклонений от установленных бизнес-целей. В отличие от моделей Zero Trust и Zero Trust eXtended, согласно которым на существующие ИТ-компоненты накладываются дополнительные функции безопасности, предлагается рассматривать совокупность ИТ-компонент как новую сущность – систему обработки информации. Это позволит перейти к формальным процессам оценивания степени соответствия по критериям стандартов как для существующих, так и для перспективных ИТ-компонент при обеспечении безопасности облачных сервисов.
Предложен новый метод оценивания на базе ранее разработанной гибридной методики с использованием формальных процедур, основанных на двух системах критериев – оценивании степени соответствия систем менеджмента (на базе ИСО/МЭК серии 27001) и оценивании требований функциональной безопасности (на базе МЭК серии 61508 и ИСО/МЭК серии 15408). Этот метод дает воспроизводимые и объективные оценки рисков безопасности облачных ИТ-компонент, которые могут быть предъявлены для проверки независимой группе оценщиков. Полученные результаты возможно применить для защиты объектов критической информационной инфраструктуры
Одной из важных задач теорий распознавания образов и защиты информации является задача идентификации абонентских терминалов информационно- телекоммуникационных сетей.
Актуальность данной темы обусловлена необходимостью исследования методов идентификации абонентских терминалов, влияющих на построение систем защиты информации, которая транслируется в информационно-телекоммуникационных сетях.
Основными параметрами, позволяющими уникально идентифицировать абонентские терминалы в сети, являются адресно-коммутационная информация, а также параметры, которые характеризуют программно-аппаратную часть компьютерной системы. На основе этих параметров формируются цифровые отпечатки абонентских терминалов.
Применение пользователями абонентских терминалов анонимных сетей и блокирования методов формирования и сбора параметров цифрового отпечатка не позволяют в ряде случаев достичь требуемой степени достоверности идентификации.
Из-за особенностей формирования цифровых изображений в современных компьютерных системах множество параметров преобразований накладывают свой отпечаток на выходной графический примитив, формируя тем самым цифровой отпечаток абонентского терминала, который зависит от размещения семплов в пикселе, от используемых алгоритмов вычисления степени влияния пикселей, а также от применяемых процедур сглаживания изображений в графической подсистеме.
Предлагается оригинальная модель формирования изображений средствами веб-браузера абонентского терминала, позволяющая повысить степень достоверности идентификации в условиях анонимизации пользователей информационно-телекоммуникационных сетей.
Выявлены особенности формирования цифровых изображений в графических подсистемах современных компьютерных систем. Данные особенности позволяют осуществлять идентификацию в условиях априорной неопределенности относительно режимов и параметров передачи информации.
Рассматриваются вопросы применения интерфейсов мозг-компьютер в ассистивных технологиях, в частности для управления роботизированными устройствами. Неинвазивные интерфейсы мозг-компьютер строятся на основе обработки и классификации электроэнцефалографических сигналов, показывающих биоэлектрическую активность в различных зонах мозга. Системы на основе неинвазивных интерфейов мозг-компьютер после обучения способны декодировать электроэнцефалографические паттерны, соответствующие разным воображаемым движениям человека, а также паттерны, соответствующие различным аудиовизуальным стимулам. Сформулированы и приведены требования, которым должны отвечать интерфейсы мозг-компьютер, работающие в режиме реального времени, чтобы биологическая обратная связь была эффективна и мозг пользователя смог правильно ассоциировать ответы с событиями. Рассматривается процесс обработки электроэнцефалографических сигналов в неинвазивных интерфейсах мозг-компьютер, включающий пространственную и временную фильтрацию, удаление двигательных артефактов, выделение признаков и классификацию. Описываются и сравниваются классификаторы, основанные на методе опорных векторов, искусственных нейронных сетях и римановой геометрии. Показано, что такие классификаторы могут обеспечить точность 60-80% при распознавании от двух до четырех классов воображаемых движений в режиме реального времени по одной пробе. Приведены примеры использования таких классификаторов для управления роботизированными устройствами, помогающими здоровым людям лучше выполнять повседневные функции и улучшающими качество жизни людей с ограниченными возможностями. Проведены эксперименты по управлению роботизированной рукой с пятипалой кистью, мобильной сенсорной платформой и антропоморфным роботом. На основе полученных результатов исследования сформулированы задачи, которые нужно решить, чтобы применение технологии стало более эффективным.
Рассматривается проблема безопасности Интернета вещей (Internet of Things), которая не относится к традиционной проблеме кибербезопасности, так как представляет собой локальный или распределенный мониторинг и/или контроль состояния физических систем, подключенных через Интернет. Предыдущее исследование авторов рассматривало архитектуру системы диспетчерского контроля и сбора данных (SCADA). Благодаря внедрению систем SCADA, были проанализированы уязвимости и различные варианты кибератак на них. В качестве исследовательского примера было рассмотрено тематическое исследование, основанное на деревьях, результаты которого были обобщены и визуализированы.
Цель настоящей статьи – сравнить новую индустриальную технологию Интернета вещей (промышленный Интернет вещей, Industrial Internet of Things) с ранее исследованными традиционными системами SCADA.
Промышленный Интернет вещей (Industrial Internet of Things) – это сеть устройств, которые связаны между собой с помощью коммуникационных технологий. В настоящей статье представлены некоторые из наиболее распространенных проблем безопасности устройств промышленного Интернета вещей.
Представлен краткий обзор структуры промышленного Интернета вещей, описываются основные принципы безопасности и основные проблемы, которые могут возникать с устройствами Интернета вещей. Основываясь на исследованиях и анализе риска угроз в области промышленного Интернета вещей, в качестве главного подхода рассмотрен конкретный случай деструктивного воздействия, основанный на древовидном анализе. Дается описание создания значений каждого конечного узла дерева атак, а также приводится анализ полученных результатов. Анализ сценария изменения электронной записи был выполнен для увеличения скорости инфузионного насоса с использованием индекса сложности. Последствия были сравнены с предыдущим исследованием систем SCADA и представлены результаты и выводы.
В работе рассматривается один из методов анализа и синтеза структур сетей связи, основанный на наиболее простом подходе к вопросу расчета вероятности связности — методе полного перебора типовых состояний сети. При этом под типовыми состояниями сети понимаются события связности и несвязности графа сети, представляющие собой простые цепи и сечения данного графа. Несмотря на существенный недостаток метода полного перебора типовых состояний, который заключается в значительной трудоемкости проводимых вычислений, он оказывается достаточно востребованным. Кроме того, на его основе возможно получать граничные оценки вероятности связности сети. Так, при расчете границ Эзари — Прошана используется полный набор несвязных (для верхней) и связных (для нижней) состояний сети связи. Данные границы основаны на утверждении, что вероятность связности сети при тех же условиях выше (ниже), чем у сети, составленной из последовательного (параллельного) соединения полного набора независимых несвязных (связных) подграфов. При расчете границ Литвака — Ушакова используются только реберно-непересекающиеся сечения (для верхней) и связные подграфы (для нижней), то есть подмножества элементов такие, в которых какой-либо элемент не встречается дважды. В данной границе учтено широко известное естественное свойство монотонности, заключающееся в уменьшении (увеличении) надежности сети при снижении (повышении) надежности любого элемента. С точки зрения сложности вычислительных процедур границы Эзари — Прошана имеют существенный недостаток: они предполагают определение всех связных подграфов для расчета верхней границы и минимальных разрезов для нижней, что само по себе нетривиально. Границы Литвака — Ушакова подобными недостатками не страдают: вычисляя их, можно ограничиться перебором необходимого числа вариантов наборов независимых связных и несвязных состояний графа.
Используя алгоритмы вычислительной топологии, рассмотрены методы сравнения изображений объектов, которые представлены множествами точек. Предложены алгоритмы построения множеств вещественных баркодов для сравнения изображений объектов. Нахождение баркодов форм объектов позволяет изучать как непрерывные, так и дискретные структуры, что делает их использование полезным в вычислительной топологии. Отличительной особенностью использования предложенных методов сравнения по отношению к методам алгебраической топологии является получение большего количества информации о форме объекта. Важным направлением применения вещественных баркодов является изучение инвариантов больших объемов данных. Предлагается метод, который объединяет технологии построения баркодов с внедренной негеометрической информацией (цвет, момент времени формирования, давление пера), представленной в виде функций от симплициальных комплексов. Для этого баркоды расширяются функциями от симплексов для представления разнородной информации. Представленная структура расширенных баркодов повышает эффективность методов персистентных гомологий при сравнении изображений и распознавании образов. Предложена модификация метода Вассерштейна для нахождения расстояния между изображениями путем введения негеометрической информации о расстояниях между изображениями, обусловленной неравенствами функций исходного и терминального изображений соответствующих симплексов. Геометрические характеристики объекта могут изменяться при диффеоморфных деформациях; предложенные алгоритмы формирования расширенных баркодов изображений являются инвариантными к преобразованиям вращения и переноса. Рассмотрен метод определения расстояния между множествами точек, представляющими кривые, с учетом ориентации отрезков кривых. В работе используются понятия алгебраической и вычислительной топологии, теории лиевых групп, диффеоморфных преобразований.
Оценка защищенности сетей цифровой радиосвязи при деструктивных воздействиях злоумышленника является важной задачей. Однако для случайного множественного доступа к среде типа ALOHA в сетях цифровой радиосвязи такая оценка не проводилась. В работе представлена аналитическая модель случайного множественного доступа к среде типа ALOHA в условиях деструктивных воздействий. В этой модели в качестве результирующего показателя оценки эффективности случайного доступа выступает обобщенный показатель, включающий вероятность успешного голосового соединения, передачи служебной команды, тестового сообщения или мультимедийного файла, степень наполнения и степень переполнения пакетами данных сети цифровой радиосвязи. Новый комплексный показатель — вероятность успешного голосового соединения, передачи служебной команды, тестового сообщения или мультимедийного файла — учитывает известные вероятности успешной доставки пакета данных, создания коллизии и свободного канала, а также новые средние времена передачи последовательности пакетов данных и коллизии, образованной при такой передаче. Новые показатели – степень наполнения и степень переполнения пакетами данных в сети цифровой радиосвязи определяют, насколько близко (далеко) от максимума находится значение комплексного показателя. Модель учитывает потенциально возможные деструктивные воздействия со стороны злоумышленника путем уточнения аналитических выражений для известных вероятностных и новых временных характеристик. Установлено, во-первых, количественная взаимосвязь между вероятностью успешного голосового соединения, передачи служебной команды, тестового сообщения или мультимедийного файла и средней длительностью коллизии в канале передачи данных, а, во-вторых, для гарантированного вывода из строя сети цифровой радиосвязи со случайным множественным доступом к среде типа ALOHA злоумышленник должен постоянно осуществлять деструктивное воздействие. Результаты работы применимы в области проектирования сетей цифровой радиосвязи, функционирующих в условиях деструктивных воздействий, а также при разработке автоматических систем оптимизации работы сетей цифровой радиосвязи и их защиты от таких воздействий.
В работе представлены результаты исследований комбинаторно-метрического алгоритма распознавания многомерных групповых точечных объектов (ГТО) в пространстве признаков, имеющих иерархическую организацию. На примере многоуровневых описаний смоделированных и реальных объектов исследован характер изменения показателей достоверности в условиях, когда результаты распознавания, полученные на одном уровне иерархии, используются в качестве исходных данных на следующем. Рассмотрены предпосылки представления распознаваемых объектов или процессов в виде ГТО и источники иерархии. Так, результаты измерений n -мерного процесса в m временных сечениях или в одном сечении, но m независимыми наблюдателями представляются при распознавании n -мерным m -элементным ГТО. В случае распознавания протяженных в пространстве объектов — априорная неопределенность относительно ракурса представления, неполноты состава и координатных шумов элементов обуславливают комбинаторные процедуры количественной оценки меры близости многомерных ГТО, представляющих объект распознавания тому или иному классу. Устойчивость представленного комбинаторно-метрического алгоритма распознавания ГТО достигается возможностью смены стратегии принятия классификационного решения, использующей априорные показатели распознавания на низших уровнях иерархии. В численных экспериментах проводилась классификация геометрии ГТО, представляющего образец, по составу элементов образца или по комплексному априорному показателю достоверности. Для повышения вероятности правильного распознавания предложено использовать перебор результатов распознавания на нижних уровнях иерархии, характеризующихся более низкими априорными показателями достоверности распознавания по первичным признакам. Благодаря использованию процедур поиска комбинаций индексов в окрестности максимума апостериорной вероятности правильного распознавания на нижних уровнях доставляется экстремальное значение критерию качества функционирования системы распознавания на ее верхнем уровне иерархии. Приведены экспериментальные зависимости априорных и апостериорных показателей достоверности при различных условиях проведения измерений и состояний объектов распознавания.
Разработан подход для сравнительного анализа коллекций научных журналов на основе анализа графа соавторств и модели текста. Использование временных рядов метрик графа соавторства позволило провести анализ тенденций в развитии коллабораций авторов журнала. Модель текста была построена с помощью методов машинного обучения. При помощи модели текста была произведена классификация контента журналов для выявления степени аутентичности различных журналов и различных выпусков одного журнала. Разработана метрика Коэффициент контентной аутентичности, позволяющая количественно оценивать аутентичность коллекций журналов в сравнении. Сравнительный тематический анализ коллекций журналов выполнен с использованием тематической модели с аддитивной регуляризацией. На основании созданной тематической модели авторами построены тематические профили архивов журналов в едином тематическом базисе. Разработанный подход был применен к архивам двух журналов по тематике Ревматология за период 2000 – 2018 гг. В качестве эталона для сравнения метрик соавторств были взяты публичные наборы данных научной лаборатории SNAP Стендфордского университета. Проведено сравнение коллабораций соавторов журналов по тематике Ревматология с эталонными коллаборациями авторов. Произведено количественное сопоставление больших объемов текстов и метаданных научных статей. В результате проведенного авторами эксперимента с использованием разработанных методик показано, что контентная аутентичность выбранных журналов составляет 89%, соавторства в одном из журналов имеют ярко выраженную центральность, что является отличительной чертой редакционной политики. Наглядность и непротиворечивость полученных результатов подтверждает эффективность предложенного подхода. Разработанный в ходе эксперимента код на языке программирования Python может быть применен для сравнительного анализа других коллекций журналов на русском языке.
В настоящее время не используются адекватные математические средства для анализа расположения компонентов в массивах естественно упорядоченных данных различной природы, в том числе – слов или букв в текстах, нотных знаков в записях музыкальных произведений, символов в знаковых последовательностях, данных мониторинга, чисел, отображающих упорядоченные результаты измерений, компонентов в генетических текстах. Поэтому затруднены или невозможны измерение и сравнение порядка следования сообщений, выделенных в длинных информационных цепях. Основные подходы при сравнении символьных последовательностей используют вероятностные модели и статистический инструментарий, попарное и множественное выравнивание, позволяющее определить степень сходства цепей с помощью мер редакционного расстояния. В некотором роде экзотическим являются использование псевдоспектрального и фрактального представления символьных последовательностей. Следует особо отметить «проклятие априорного неосознаваемого знания» об очевидной упорядоченности цепи, которое широко распространено в математической лингвистике, биоинформатике (математической биологии) и других аналогичных областях науки. Отмеченные подходы почти не уделяют внимания исследованию и обнаружению закономерностей конкретного расположения всех знаков, слов, компонентов массивов данных, составляющих отдельную целостную последовательность. Объектом исследования в наших работах является специальным образом организованный числовой кортеж – расположение компонентов (строй) в символьных или числовых последовательностях. При этом в качестве основы для количественного отображения строя цепи используются интервалы между ближайшими одинаковыми её компонентами. Перемножение всех интервалов или суммирование их логарифмов позволяет получить числа, которые однозначно отображают расположение компонентов в конкретной последовательности. Эти числа, в свою очередь, позволяют получить целый набор нормированных характеристик строя, среди которых средний геометрический интервал и его логарифм. Такие характеристики на удивление точно отражают расположение компонентов в знаковых последовательностях. В данной работе представлен подход для количественного сравнения построений массивов естественно упорядоченных данных (информационных цепей) произвольной природы. Предложены меры сходства-расхождения и процедура сравнения строя цепей, основанные на выделении списка совпадающих и сходных по характеристикам строя подпоследовательностей (компонентов). При этом для быстрого выделения списка совпадающих компонентов используются ранговые распределения. В работе представлен инструментарий для сравнения построений информационных цепей и продемонстрированы некоторые его возможности при исследовании строя нуклеотидных последовательностей.
Мероприятия по получению достоверной информации о текущем состоянии транспортных потоков являются необходимыми для реализации эффективных методов управления, предлагаемых современными интеллектуальными транспортными системами. Часто встречающейся проблемой при получении характеристик транспортных потоков с технических устройств является потеря исходных данных, которая приводит к необходимости решения задачи анализа неэквидистантных временных рядов. Эффективным подходом к исследованию неэквидистантных данных выступает спектральный анализ, требующий приведения неэквидистантного процесса к равномерному виду, например, восстановлением пропущенных отсчетов, что ведет к появлению погрешности датирования. Таким образом, цель работы — разработка метода и программного обеспечения для вейвлет-анализа характеристик транспортных потоков в частотной и временной областях без восстановления пропущенных отсчетов.
Для анализа и интерпретации нестационарных неэквидистантных временных рядов, полученных из систем мониторинга транспортных потоков, предлагается использовать метод вейвлет-преобразования с подстройкой интервалов дискретизации, результатом которого является частотно-временная развертка с равномерным представлением. Вейвлет-анализ применен к макроскопическим характеристикам транспортного потока, описывающим динамическое состояние транспортной сети в масштабе города или области.
Программное обеспечение, реализующее предложенный метод вейвлет-анализа характеристик транспортных потоков, разработано с использованием атрибутно-ориентированного подхода на фреймворке интеллектуальной транспортной геоинформационной системы ITSGIS. Интеграция разработанного программного обеспечения с интеллектуальной транспортной системой выполняется на трех уровнях: уровень данных — получение исходных данных от систем мониторинга; уровень бизнес-логики — представление обработанных данных для сервисов интеллектуальной транспортной системы; уровень представления пользователю — встраивание визуальных компонентов в пользовательские интерфейсы ITSGIS.
Вейвлет-анализ характеристик транспортных потоков проведен с использованием вейвлетов Морле на примере трех различных по интенсивности и скорости движения участков автодорог в городе Орхус (Дания). В качестве набора данных для анализа выступает недельный интервал с понедельника по воскресенье. Выполнен анализ данных о средней скорости, числе транспортных средств и среднем времени прохождения участка улично-дорожной сети. Построены и проанализированы вейвлет-спектры и скейлограммы, выявлены общие зависимости в частотном расположении экстремумов, выявлены различия в спектральной мощности.
В результате анализа выявлено, что социальные сети (Вконтакте, Facebook), тематические сообщества в сетях микроблогинга (Twitter), ресурсы для путешественников (TripAdvisor), транспортные порталы (Autostrada) являются источником актуальной и оперативной информации о дорожно-транспортной обстановке, качестве предоставляемых транспортных услуг и степени удовлетворенности пассажиров уровнем транспортного обслуживания. Однако существующие системы транспортного мониторинга не содержат программных инструментов, способных осуществлять сбор и анализ дорожно-транспортной информации в среде Интернет. В настоящей работе рассматривается задача построения системы автоматического извлечения и классификации дорожно-транспортной информации с транспортных интернет-порталов и апробация разработанной системы для анализа транспортных сетей Крыма и города Севастополя. Для решения этой задачи проанализированы библиотеки с открытым исходным кодом для тематического сбора и исследования данных. Разработан алгоритм для извлечения и анализа текстов. Осуществлена разработка краулера с использованием пакета Scrapy на языке Python3 и собраны отзывы пользователей с портала http://autostrada.info/ru о состоянии транспортной системы Крыма и города Севастополя. Для лемматизации текстов и векторного преобразования текстов были рассмотрены методы tf, idf, tf-idf и их реализация в библиотеке Scikit-Learn: CountVectorizer и TF-IDF Vectorizer. Для обработки текстов были рассмотрены методы Bag-of-Words и n-gram. В ходе разработки модели классификатора рассмотрены наивный байесовский алгоритм (MultinomialNB) и модель линейного классификатора с оптимизацией стохастического градиентного спуска (SGDClassifier). В качестве обучающей выборки использовался корпус объемом 225 тысяч размеченных текстов с ресурса Twitter. Проведено обучение классификатора, в ходе которого использовалась стратегия кросс-валидации и метод ShuffleSplit. Проведено тестирование и сравнение результатов тоновой классификации. По результатам валидации лучшей оказалась линейная модель со схемой n-грамм [1, 3] и векторизатором TF-IDF. В ходе апробации разработанной системы был проведен сбор и анализ отзывов, относящихся к качеству транспортных сетей республики Крым и города Севастополя. Сделаны выводы и определены перспективы дальнейшего функционального развития разрабатываемого инструментария.
Представлен разностно-дальномерный метод определения местоположения современных земных станций с узкими диаграммами направленности. Координаты земной станции предложено вычислять с применением метода максимального правдоподобия путем решения системы из трех дифференциальных уравнений одним из численных методов. При этом дополнительные оценки параметра положения, получаемые результате измерения взаимной задержки сигналов земной станции, ретранслированных через космический аппарат на геостационарной орбите и подвижный ретранслятор на беспилотном летательном аппарате, позволяют повысить точность оценивания координат земной станции.
Для разработанного метода получены аналитические выражения потенциальной точности вычисления координат земной станции на основе нижней границы Рао-Крамера. Получены аналитические выражения для элементов матрицы Фишера.
Чтобы оценить точность определения местоположения земных станций предложено использовать эллипсоид ошибок, соответствующий положению источника радиоизлучения в пространстве с заданной вероятностью.
Проведен анализ типовых маршрутов движения ретранслятора на беспилотном летательном аппарате и сделан вывод о том, что наилучшая точность при наименьшей протяженности маршрута достигается при движении беспилотного летательного аппарата по окружности, описывающей район контроля.
Выполнен расчет потенциальной точности определения местоположения земной станции для района размером 50 на 50 км. Показано, что погрешность оценок, полученных в результате статистических испытаний, с заданной вероятностью не превосходит размера большой полуоси эллипсоида ошибок, найденного с применением аналитических выражений.
Применение разработанного метода возможно при реализации программной части комплексов радиоэлектронного контроля для противодействия нелегитимному использованию частотного ресурса космических аппаратов-ретрансляторов спутниковых систем связи.
В последние годы появляются видеошлемы с виртуальной реальностью и дополненной реальностью, завоевывая все большую популярность во многих отраслях. Видеошлемы обычно используются для развлечений, социального взаимодействия, образования, но также увеличивается процент применения их для работы в таких областях, как медицина, моделирование и симуляция. Несмотря на недавний выпуск многих типов видеошлемов, две основные проблемы препятствуют их повсеместному внедрению на основной рынок: чрезвычайно высокая стоимость и недостатки пользовательского интерфейса [1]. Иллюзия 3D-изображения в видеошлемах достигается с помощью технологии, называемой стереоскопией. Приложения стереоскопического изображения таковы, что скорость передачи данных, а в мобильных приложениях - хранилище быстро становится узким местом. Поэтому необходимы эффективные методы сжатия изображений. Стандартные методы сжатия изображений не подходят для стереоскопических изображений из-за дискретных различий между сжатыми и несжатыми изображениями. Проблема в том, что потеря в алгоритме сжатия изображений с потерями может размыть мельчайшие различия между изображениями «левого глаза» и «правого глаза», которые имеют ключевое значение для создания иллюзии 3D-восприятия. Однако для достижения более эффективного кодирования существуют различные методы кодирования, которые могут быть применены к стереоскопическим изображениям. Методы сжатия стереоизображений, которые можно найти в литературе, используют дискретное вейвлет-преобразование и алгоритм морфологического сжатия, применяемый к коэффициентам преобразования. В нашей статье представлен обзор и сравнение доступных методов сжатия стереоскопических изображений, так как до сих пор не существует метода, который считается наилучшим для всех критериев. Мы хотим проверить методы с пользователями, которые на самом деле будут потенциальными пользователями видеошлемов, и поэтому будут подвержены этим методам. Кроме того, мы сосредоточили наше исследование на недорогих видеошлемах потребительских уровня, которые должны быть доступны для большей части населения.
В настоящее время в условиях нестабильной экономики организациям крайне важно эффективно управлять кадровыми ресурсами и знаниями, которыми обладают сотрудники. Для управления знаниями кадровых ресурсов в последние годы широко применяются соответствующие информационные системы (системы управления компетенциями). Такие системы активно используются для автоматизации процесса поиска экспертов при совместном решении задач. Целью данной статьи является анализ существующих систем управления компетенциями: выявление основных сценариев использования таких систем и требований к ним, а также разработка концептуальной модели системы контекстно-ориентированного управления компетенциями в экспертных сетях. В результате анализа существующих систем был сформулирован список основных требований к системам управления компетенциями, разработана концептуальная модель системы контекстно-ориентированного управления компетенциями в экспертных сетях, а также произведена классификация видов контекста, используемого для формализации текущей ситуации в экспертной сети. В статье была предложена модель контекста в рамках которой различается: контекст участника, контекст актива и контекст проекта. Для оценки эффективности предложенной концептуальной модели системы контекстно-ориентированного управления компетенциями в экспертных сетях в статье была рассмотрена задача поиска группы экспертов с необходимым набором компетенций. Анализ показал, что при небольшом количестве экспертов в системе управления компетенциями эффективна будет классическая система, но с ростом количества экспертов предложенная система показывает лучшие результаты. Представ-ленная в статье концептуальная модель системы контекстно-ориентированного управления компетенциями является многообещающей для использования для современных организаций как в России, так и за рубежом.
При создании надежных и безопасных компонентов систем автоматического управления часто используются методы помехоустойчивого кодирования — как при передаче данных между узлами системы, так и на уровне архитектуры аппаратных и программных средств. Широко применяется избыточное кодирование при организации контроля комбинационных логических устройств. При этом используются коды, ориентированные именно на обнаружение, а не исправление ошибок. Такие особенности кодов позволяют реализовывать контролепригодные системы автоматики с приемлемой избыточностью, не превышающей избыточности при использовании дублирования. В статье освещается метод синтеза самопроверяемых комбинационных устройств, позволяющий учитывать при решении задачи синтеза технических средств диагностирования особенности архитектуры исходных устройств, а также свойства обнаружения ошибок избыточными кодами. Даются базовые сведения из теории синтеза контролепригодных дискретных систем на основе избыточных кодов с суммированием. Определены ключевые этапы анализа топологий объектов диагностирования с выделением специальных групп выходов — групп структурно и функционально симметрично независимых выходов устройств. Приводятся формулы, позволяющие установить наличие или отсутствие симметричной зависимости выходов объекта диагностирования. Дается пример, иллюстрирующий процесс вычислений. Сформулированы основные этапы анализа применения избыточных кодов при выявлении ошибок на функционально симметрично зависимых выходах. Дан алгоритм синтеза самопроверяемых логических устройств с учетом особенностей структуры объекта диагностирования и свойств избыточных кодов.
Решается задача слежения для нелинейного объекта по выходу в условиях внешних ограниченных возмущений, недоступных для измерения. Объект управления описывается гладкими функциями, для которых может быть определена их относительная динамическая степень. Функция возмущений удовлетворяет условию Липшица. Использованы стандартные модельные преобразования для перехода к описанию динамики объекта в ошибках. При синтезе алгоритма используется итеративная процедура с количеством шагов, равных показателю относительной динамической степени объекта. Предложенная система управления представляет собой робастную модификацию алгоритма обратного обхода интегратора и сохраняет его структуру. Ключевые изменения в алгоритме состоят в использовании метода вспомогательного контура для оценки и компенсации сигнала возмущения, а также в модельных преобразованиях, позволяющих уменьшить количество фильтров в системе управления. Метод вспомогательного контура дает возможность на каждом шаге синтеза алгоритма ввести в рассмотрение модель желаемой динамики ошибок слежения, что является основой для оценки величины возмущающего воздействия. Для оценки неизвестных сигналов и их производных используются известные наблюдатели с сильной обратной связью. Доказана сходимость ошибок слежения и наблюдения в замкнутой системе за конечное время с настраиваемой точностью, зависящей от величины возмущающих воздействий и параметров регулятора. Эффективность алгоритма подтверждена результатами компьютерного моделирования. Приведены графики работы предложенного метода и ближайшего аналога в режимах стабилизации и слежения, и представлены количественные показатели, позволяющие оценить качество регулирования. Практическая применимость метода рассмотрена на примере задачи управления лабораторным стендом «Twin Rotor MIMO System», который воспроизводит динамику винтокрылого летательного аппарата.
Анализ и синтез сетей связи, основанный на критериях устойчивости, предполагает рассмотрение простых и удобных для понимания показателей, слабо привязанных к классическому понятию вероятности выхода объекта из состояния работоспособности. Подобные детерминированные показатели устойчивости (связность, пара связностей, линейный функционал связности, число остовых деревьев) позволяют, пусть и весьма приближенно, решать целый комплекс задач, связанных с оценкой надежности и живучести сложноразветвленных сетей связи. Вследствие достаточно простого аналитического вида линейного функционала связности для синтеза структур оказывается возможным использовать аналитический метод, представленный в работе. При этом общая постановка задачи для синтеза связных графов формулируется как поиск графа с заданным числом ребер, вершин и с фиксированными значениями их весовых коэффициентов, имеющего максимальное значение линейного функционала связности. В целом для детерминированных показателей характерен и достаточно серьезный недостаток, проявляющийся в невозможности учета особенностей функционирования отдельных линий связи. Кроме того, для структур общего типа, где выражение линейного функционала не сводится к аналитическому виду, конструктивность такого показателя связности структур сетей связи (графов) оказывается менее выраженной. В теоретических исследованиях относительно структур общего типа линейный функционал слабо коррелирует с уже существующими понятиями (например, с реберной связностью). Поэтому, несмотря на то, что он, как показатель связности (надежности), может быть применен для оценки любой структуры, при исследовании структур общего типа более рационально использовать такие показатели связности, которые все же каким-либо образом согласовывались с понятиями, используемыми в теории графов.
Современные стандарты кодирования видеоданных имеют высокую эффективность кодирования, но скорость кодирования может быть улучшена для удовлетворения растущих потребностей мультимедийных приложений. В статье рассматриваются методы и алгоритмы энтропийного кодирования в стандартах кодирования видеоданных H.264/AVC и H.265/HEVC. Контекстно-зависимое адаптивное кодирование с переменной длиной кодового слова CAVLC (Context-based Adaptive Variable Length) для стандарта H.264/AVC изначально предназначалось для ко-дирования с потерями и как таковое не давало адекватной производительности для кодирования без потерь. Контекстно-зависимое адаптивное бинарное арифметиче-ское кодирование CABAC (Context-Adaptive Binary Arithmetic Coding) — это метод энтропийного кодирования, впервые введенный в H.264/AVC и используемый в стандарте H.265/HEVC. Хотя он обеспечивает высокую эффективность кодирования, зависимости данных в H.264/AVC CABAC затрудняют распараллеливание и, таким образом, ограничивают его пропускную способность. Соответственно, во время стандартизации энтропийного кодирования для HEVC были рассмотрены как эффективность кодирования, так и пропускная способность. На основе анализа их достоинств и недостатков предложен метод энтропийного кодирования с последующим применением нумерационного иерархического кодирования. Он состоит из алгоритма САВАС и алгоритма нумерационного кодирования с применением иерархического подхода. Предложенный метод протестирован в среде разработки Visual C++ на различных тестовых видеопоследовательностях. Результаты экспериментов показали большую эффективность кодирования мультимедийных данных (уменьшает в среднем до 15% объема памяти хранения по сравнению с традиционным методом CABAC), но при этом метод требует большее время кодирования (примерно в два раза). Предложенный метод можно рекомендовать для применения в телекоммуни-кационных системах для решения задач хранения, передачи и обработки мультимедийных данных, где в первую очередь требуется большая степень сжатия.
Рассматриваются алгоритмы объективной оценки качества речи, основанные на измерении динамических и статических характеристик речевых сигналов на выходе кодека источника. Обоснована функциональная схема проведения экспериментальных исследований. Приведены результаты анализа корреляции объективной и субъективной оценки качества речи. Предложены модификации показателя объективной оценки качества на основе корреляции возбуждения спектра MESC и модификации показателя на основе вычисления функции ощущения спектральной динамики MFOSD. Предложен алгоритм формирования кривых регрессии, позволяющий выполнить преобразование объективной оценки к шкале субъективной оценки качества речи.
На основании использования наиболее точных модификаций показателей оценки качества речи для восстановленных речевых сигналов предложен комплексный алгоритм объективной аппаратурной оценки качества речи при воздействии на микрофон широкополосных и низкочастотных стационарных и нестационарных акустических помех. Показано, что применение комплексного алгоритма позволяет получить объективную оценку качества речи согласно ГОСТ Р 50840-95 со средней ошибкой не более 0,35 балла при отношениях сигнал-шум от 30 дБ до -10 дБ.
В статье предлагается компьютерная модель и описание метода использования электромагнитных волн с длиной 0,1-1 мм для выявления внутренних дефектов изделий, выполненных по аддитивным технологиям. С помощью предложенной модели демонстрируется возможность бесконтактного неразрушающего контроля качества по дифракционным картинам.
В настоящее время аддитивные технологии, и в частности печать на трехмерных принтерах, используют для получения изделия материалы, многие из которых свободно пропускают терагерцовое излучение (частота 3·1011-3·1012 Гц, длина волны 0,1-1 мм). В то же время дефекты, возникающие в изделиях при аддитивном производстве, имеют размеры того же порядка (0,1-1 мм), что и терагерцовые волны. Следовательно, при облучении изделий с такими дефектами монохромным миллиметровым излучением будет возникать дифракция Френеля.
Это позволяет использовать дифракционный метод контроля качества изделий, выполненных методом трехмерной печати. В статье описаны схема проведения контроля, алгоритм моделирования дифракционных картин с использованием выражения Релея-Зоммерфельда и компьютерная программа, реализующая указанный алгоритм. Приведены результаты определения размеров и расположения дефектов в изделиях по дифракционным картинам.
Рассматривается компьютерная модель такого дифракционного метода, который может быть реализован в виде аппаратно-программных средств, позволяющих автоматизировать процесс контроля, обеспечить его низкую себестоимость, безопасность (учитывая свойства электромагнитного излучения указанного диапазона длин волн) и может конкурировать с методами электромагнитной и звуковой томографии.
В статье описан инструментальный программный комплекс, позволяющий строить, исполнять и интегрировать имитационные модели функционирования бортовой аппаратуры космических систем. В основу положена технология повторного использования, определенная в международном стандарте Simulation Model Portability (SMP2). Наряду с реализацией стандартных правил построения интегрируемых моделей разработаны дополнительные оригинальные средства информационно-графического и интеллектуального моделирования. Таким образом, обеспечиваются возможности графически строить модели архитектуры бортовых систем, задавать методы функционирования моделей и определять варианты выполнения команд управления бортовой аппаратурой.
Работы ведутся в рамках создания программного обеспечения проблемно-ориентированной инфраструктуры имитационного моделирования в космической отрасли. Разработанный программный комплекс позволит конструкторам не только строить собственные модели бортовых систем, но и объединять имитаторы устройств различных производителей, проводить имитационные эксперименты для подготовки и анализа технических проектов. Предложенный подход обеспечивает экономические и технологические преимущества для развития наукоемкого производства космической техники.
Исследуется задача нахождения сообществ в графе, представляющем собой фрагмент академического Веба, вершинами которого являются сайты научных организаций, а дугами — гиперссылки. Предлагается новый подход, основанный на методах коалиционной теории игр, применение которого приводит к устойчивому коалиционному разбиению. Для этого определяется функция предпочтения для любой пары вершин в графе, и тогда нахождение стабильного разбиения сводится к нахождению максимума потенциальной функции. Описан реализованный алгоритм поиска стабильного разбиения, даны оценки его сложности. Делается сравнение предлагаемого метода с двумя известными методами нахождения сообществ, в том числе эффективность нового метода показывается на разбиении на сообществафрагмента Веба, состоящего из официальных сайтов Сибирского и Дальневосточного отделений РАН.
В статье предложен подход к оценке киберустойчивости компьютерных сетей, основанный на аналитическом моделировании компьютерных атак с применением метода преобразования стохастических сетей. Обосновывается понятие киберу-стойчивости компьютерных сетей. Рассматриваются математические основы такой оценки, позволяющие с помощью аналитических выражений вычислить показатели киберустойчивости. В качестве основного показателя предлагается использовать коэффициент исправного действия по киберустойчивости. Рассматриваемый подход предполагает построение аналитических моделей реализации компьютерных атак. Для построения аналитических моделей кибератак применяется метод преобразования стохастических сетей. Результатом моделирования является функция распределения времени и среднее время реализации кибератаки. Эти оценки используются затем для нахождения показателей киберустойчивости. Приведены экспериментальные результаты аналитического моделирования, которые показали, что предложенный подход обладает достаточно высокой точностью и устойчивостью получаемых решений.
В этой работе развивается методика цифрового маркирования аудиосигналов, ориентированная на передачу данных через воздушный аудиоканал. Внедряемый цифровой маркер занимает весь слышимый частотный диапазон. Цифровой маркер кодирует один бит информации. Решение о значении переданного бита выносится на основании знака центрального значения взаимно-корреляционной функции. Предлагаются две методики построения цифрового маркера. Обе методики специально ориентированы на частотные свойства обычных аудиосигналов. Невысокая вычислительная сложность предлагаемого метода маркирования позволяет использовать его для беспроводного обмена информацией между обычными смартфонами. Методика позволяет выполнять цифровое маркирования как речевых, так и музыкальных аудиосигналов без появления каких-либо заметно слышимых артефактов. Информация внедряется в виде маркера в частотную область аудиосигнала путем амплитудной модуляции его частотных составляющих. Эта работа снабжена результатами имитационного моделирования и натурных экспериментов, подтверждающих применимость методики для скрытой передачи данных через воздушный аудиоканал.
В настоящее время все большее распространение получают крауд-вычисления, то есть, привлечение к задачам обработки информации широкого круга людей, взаимодействующих посредством инфокоммуникационных технологий. Тем не менее, практическое применение этой технологии в значительной мере сдерживается неопределенностью качества получаемых результатов. В этих условиях задача систематизации сведений об используемых на данный момент методах обеспечения качества и идентификации перспективных направлений их развития является особенно актуальной. В статье обсуждаются результаты систематического обзора журнальных публикаций полнотекстовых баз ScienceDirect и IEEE Xplore, вышедших после 2012 года. Выделены наиболее распространенные на данный момент направления в обеспечении качества, используемые модели и принимаемые допущения, обозначены границы применимости методов. Отмечено, в частности, что наибольшее распространение получили методы, основанные на согласовании оценок, полученных от разных участников, и методы, основанные на применении теоретико-игровых моделей.
Рассматриваются вопросы, связанные с тестированием эффективности практической реализации методов решения начальной задачи для обыкновенных дифференциальных уравнений. Анализируется алгоритм, заложенный в программную реализацию метода Дорманда — Принса (процедуры ode45 — наиболее популярной из входящих в стандартный набор методов MATLAB). Представлены разработанные авторами так называемые структурные методы решения систем уравнений специального вида, которые на одном шаге требуют меньше вычислений, чем метод Дорманда — Принса, используемый в ode45. Структурные методы реализованы на базе того же алгоритмического и программного ядра, что лежит в основе ode45 с целью обеспечения максимально объективного сравнения эффективности работы каждого из рассматриваемых методов. На ряде примеров демонстрируется превосходство полученных процедур над ode45 по соотношению глобальной погрешности и вычислительных затрат.
В статье рассматривается модель воздействия нестационарных помех на каналы спутниковой связи стандартов DVB-S2 и DVB-RCS, а также на каналы с псевдослучайной перестройкой рабочей частоты. Проведено сравнение результатов воздействия непреднамеренных нестационарных помех на каналы спутниковой связи, возникающих от стационарных и нестационарных источников помех с одинаковой средней мощностью. В качестве показателя помехоустойчивости каналов спутниковой связи используется вероятность битовой ошибки. В статье введен показатель — коэффициент времени существования нестационарной помехи, который характеризует величину концентрации энергии при фиксированной средней мощности помехи в некоторой ограниченной временной области полезного сигнала. Показано, что при определенных значениях коэффициента времени существования нестационарных помех для низкого отношения помеха/сигнал они могут оказывать более опасное воздействие на каналы связи, чем непрерывная шумовая помеха, повышая вероятность битовой ошибки.
Анализируется текущее состояние в области защиты от ложной информации в компьютерных сетях и формулируются актуальные проблемы, связанные с этой защитой. Предлагается подход к оценке мероприятий защиты от такой информации на основе использования марковской модели дезинформирования. Раскрывается архитектура перспективной системы анализа информации в компьютерных сетях по требованиям достоверности. В рамках этой архитектуры рассматриваются усовершенствованные методы анализа достоверности текстов. Предлагается комплексный подход к использованию известных и предложенных методов для оперативного выявления ложной информации в компьютерных сетях. Кроме того, метод может применяться в области борьбы с киберпреступностью и терроризмом для поиска сетевых ресурсов и коммуникационных площадок, которые могут быть использованы для организации противоправной деятельности.
Целью работы является построение алгоритма аналитического конструирования последовательного компенсатора в задаче управления техническим объектом с запаздыванием на основе модификации типовых полиномиальных моделей. Получена аналитическая связь характеристической частоты и частоты среза передаточной функции прямой ветви желаемой типовой полиномиальной модели. На основе данной связи произведена модификация типовых полиномиальных моделей с учетом величины запаздывания технического объекта.
Управление техническим объектом с запаздыванием с помощью последовательного компенсатора обладает рядом преимуществ. К ним относятся: минимальный объем измерительной информации для его реализации, представляемый сигналом ошибки воспроизведения системой задающего воздействия, что снимает необходимость введения в состав системы динамического наблюдателя для формирования сигналов оценки компонентов вектора состояния объекта; отсутствие проблемы ненулевых начальных условий, которые могут возникнуть при кратковременных нарушениях нормального функционирования системы, порождаемых наличием в составе системы динамического наблюдателя; простота процедуры конструирования последовательного компенсатора, а также единообразие этой процедуры для технических объектов типа «одномерный вход-одномерный выход» и типа «многомерный вход-многомерный выход».
В статье представлена методика обоснования требований к системе технического зрения робототехнического комплекса. Система технического зрения робототехнического комплекса рассматривается как совокупность двух подсистем: измерения и распознавания. Для реализации методики разработаны: методики расчетов частных критериев оптимальности для решения задачи обоснования технических требований и оценки области поиска оптимальных значений характеристик измерительных средств системы технического зрения робототехнического комплекса; рекурсивная процедура выбора оптимальных значений характеристик измерительного средства системы технического зрения робототехнического комплекса; схема компромисса для оценки оптимальных технических характеристик перспективных измерительных средств системы технического зрения робототехнического комплекса в различных технико-экономических концепциях.
Поиск оптимального решения производится по частным критериям: эффективность распознавания, стоимость и риск создания измерительного средства. Для построения рекурсивной процедуры на основе сформулированных допущений и утверждения синтезирован критерий, обеспечивающий поиск Парето-оптимальных решений. Разработанная методика при выборе решения из компромиссной области позволяет учитывать существующую (желательную) технико-экономическую концепцию создания робототехнического комплекса.
В статье разработан векторный барицентрический метод, предлагаемый для решения внутренней задачи электродинамики — решение уравнений Максвелла или соответствующих им волновых уравнений в ограниченной расчетной области с заданными граничными условиями. Разработанный метод относится к методам прямого решения краевых и начально-краевых задач математической физики, основой для формирования которых служат результаты, полученные В. Ритцем, И.Г. Бубновым и Б.Г. Галеркиным. Основная идея метода заключается в обобщении процедуры аппроксимации векторного потенциала, реализуемой полиномами лагранжевого типа. Аппроксимирующий полином формируется в барицентрической системе координат для всей области анализа в целом без ее разбиения на элементарные подобласти. Предполагается, что область анализа является областью с кусочно-линейной границей, а размерность барицентрической системы координат определяется числом вершин анализируемой области. С учетом ряда особенностей реализация векторного барицентрического метода выполнена как в частотной, так и во временной областях. Рассмотрено решение задачи управления электромагнитным полем в приближении векторного барицентрического метода.
В этой статье предлагается методика скрытой передачи информации в слышимой области частотного спектра воздушной среды, а именно — построения, внедрения, выделения и восстановления скрываемого сигнала, когда передача осуществляется через воздушный аудиоканал. Скрываемый сигнал состоит из двух частей. Одна часть используется для синхронизации, а другая часть — информационная. В основе синхронизационной части лежит последовательность Касами, тогда как в основе информационной — кодовое слово кода БЧХ. Обе части скрываемого сигнала получаются путем специального кодирования своих двоичных элементов. При выполнении этого кодирования используются последовательности Голда и RZ коды. В качестве скрывающего или несущего сигнала используется аудиосигнал, который может представлять собой как речь, так и музыку. Построение стегоаудиосигнала выполняется путем внедрения скрываемого сигнала в частотную область скрывающего сигнала. Внедрение представляет собой амплитудную модуляцию отдельных спектральных составляющих скрывающего сигнала. В статье аналитически рассматривается вопрос возможности восстановления скрываемого сигнала, после передачи стегоаудиосигнала через воздушный аудиоканал. Статья снабжена результатами имитационного моделирования и натурных экспериментов передачи стегоаудиосигнала через воздушный аудиоканал.
В статье предлагается новый подход к моделированию и проектированию инфокоммуникационных систем, в которых предусмотрена иерархическая многоуровневая маршрутизация. Рассмотрены элементы теоретико-множественного базиса и системы моделей инфокоммуникационной системы, оперирующие не только традиционными модельными элементами — двухполюсными сетями связи, — но и кратными сегментами типа цепь, звезда, кольцо и дерево. С использованием положений теории множеств основным понятиям и процедурам эталонной модели взаимодействия открытых систем ставятся в соответствие математические объекты, обеспечивающие строгое формальное описание инфокоммуникационной системы, в которой реализуются многопутевые многоадресные физические и логические соединения «точка-многоточка», «многоточка-точка», «многоточка-многоточка». На примере моделирования свойства структурной надежности конкретной инфокоммуникационной системы показаны конструктивность, наглядность и системность разработанного подхода.
В статье рассматривается история развития технологий построения ре-конфигурируемых вычислительных систем на основе кристаллов ПЛИС различных семейств. Описано пять поколений реконфигурируемых вычислительных систем с высокой плотностью компоновки, созданных на основе ПЛИС, начиная с Xilinx Virtex-E и заканчивая современными ПЛИС Virtex UltraScale. Представлены последние достижения в области проектирования энергоэффективных реконфигурируемых вычислительных систем с высокой реальной производительностью – разработанная система жидкостного охлаждения для кристаллов Virtex UltraScale, которая обеспечивает автономную циркуляцию охлаждающей жидкости в вычислительном модуле с размерами 3U на 19" для охлаждения 96-128 кристаллов ПЛИС с выделяемой суммарной тепловой мощностью 9,6-12,8 кВт. Отличительными характеристиками разработанной погружной системы жидкостного охлаждения являются высокая эффективность охлаждения с резервом мощности для проектируемых перспективных семейств ПЛИС, нечувствительностью к протечкам и их последствиям и совместимость с традиционными системами водяного охлаждения на базе промышленных чиллеров.
Для систем облачных вычислений с веб-интерфейсом предлагается ряд вероятностных моделей. При этом рассматриваются модели Java-приложений с веб-интерфейсом, построенных на основе сервлетов и фильтров. Эти модели основаны на теории массового обслуживания и расширяют ее приложения путем изучения многоканальных систем с «разогревом», «охлаждением» и аппроксимирующими распределениями фазового типа для Марковских и немарковских процессов. Приводятся примеры диаграмм и матриц переходов между микросостояниями систем массового обслуживания, являющихся моделями приложений с веб-интерфейсом, а также разрабатывается схема для вычисления стационарного распределения числа заявок в системе, времени ожидания в очереди и пребывания в системе. В статье обсуждаются результаты численных расчетов, полученные с помощью предлагаемого подхода и их применение для оценки оперативности функционирования облачных систем с приложениями на основе сервлетов и фильтров.
Представлен алгоритм классификации образцов многомерных групповых точечных объектов. Поиск осуществляется на основе комбинаторного поиска соразмерных фрагментов матриц попарных отношений на множестве шаблонов. Решение об отнесении образца к тому или иному шаблону принимается по критерию минимума евклидового расстояния. Представленный подход к распознаванию позволяет синтезировать инвариантные (относительно вращения, масштабирования или смещения системы координат) описания вторичных признаков, а также использовать достаточно мощный инструментарий теории многомерного и метрического шкалирования в компенсации искажений распознанных образов групповых точечных объектов. В алгоритме реализована процедура статистических испытаний Монте-Карло, в рамках которого каждая точка случайным образом размещенная в предполагаемой окрестности искомых координат проверяется по условию минимума квадратического показателя сходства. Приведены пример и результаты использования алгоритма для идентификации и восстановления искаженных и подвергнутых воздействию координатных шумов радиоизображений, представленных выборкой шаблонов "блестящих" точек.
С точки зрения информационной безопасности встроенные устройства представляют собой элементы сложных киберфизических систем, работающих в потенциально враждебном окружении. Поэтому разработка таких устройств является сложной задачей, часто требующей экспертных решений. Сложность задачи разработки защищенных встроенных устройств обуславливается различными типами угроз и атак, которым может быть подвержено устройство, а также тем, что на практике вопросы безопасности встроенных устройств обычно рассматриваются на финальной стадии процесса разработки в виде добавления дополнительных функций защиты. В статье предлагается методика проектирования, применение которой будет способствовать разработке безопасных и энергоэффективных киберфизических и встроенных устройств. Данная методика организует поиск наилучших комбинаций компонентов защиты на основе решения оптимизационной задачи. Работоспособность предлагаемой методики демонстрируется на основе разработки прототипа защищенной системы охраны периметра помещения.
В статье рассмотрен вопрос, связанный с автоматическим пополнением онтологии ролями и концептами, формируемыми интеллектуальной системой, при предоставлении ей новых фактов. Осуществление указанных предвычислений позволяет повысить информационное содержание онтологии на этапе предварительной обработки потока поступающих данных.
Предлагается простой метод определения значимости объектов популяции при установлении ассоциации между однонуклеотидными полиморфизмами и количественными признаками в полногеномном поиске ассоциаций. На первом этапе сравниваются пары объектов популяции с точки зрения расстояния между ними по фенотипу и генотипу. На втором этапе строятся матрицы парных сравнений объектов и вычисляются веса объектов в соответствии с аддитивной и мультипликативной шкалами. Показывается, как можно модифицировать метод Лассо с использованием весов. Числовые эксперименты с реальными данными иллюстрируют предлагаемый метод.
В статье рассмотрен подход к представлению распределений вероятностей в виде двухуровневой композиции интегрального ядра и фазовой функции, являющейся обобщением понятия плотности распределения случайного параметра. Показаны возможности гипердельтной аппроксимации фазовой функции, а также ее взаимосвязь с формированием распределений фазового типа. Предложен метод формирования аппроксимационных распределений на основе произвольной фазовой функции методом производных.
В статье описывается программный комплекс, обеспечивающий имитационное моделирование сценариев развития малых инновационных предприятий. Отличительной особенностью представленного решения является возможность определения точек принятия решений о структурных преобразованиях и использование «обратного» прогнозирования для определения исходных условий.
Формально описаны нелинейные детерминированные дискретные отображения непрерывных каналов связи на основе функциональных рядов Вольтерра. Оценка сложности реализации нелинейных дискретно-аналогового и аналого-дискретного преобразований с заданными степенью нелинейности и размерностью сигналов демонстрирует значительную вычислительную сложность дискретно-аналогового и аналого-дискретного преобразований. Предложена структурная схема нелинейных дискретно-аналогового и аналого-дискретного преобразований на основе функциональных рядов.
Для решения задач группового управления РТК на различных уровнях необходима разработка аппаратуры передачи данных, к которой предъявляются повышенные требования. Рассмотрены проблемы выбора методов и алгоритмов реализации помехоустойчивых каналов связи для робототехнических комплексов специального и военного назначения тяжелого класса. Обосновано, что аппаратура передачи данных для робототехнических комплексов должна быть специализированной, строиться на основе эффективных сигнально-кодовых конструкций, использовать различные методы адаптации канала радиосвязи к изменяющимся условиям эксплуатации (помеховая обстановка, условия распространения). Рассмотрены особенности и варианты построения аппаратуры передачи данных для группового управления роботами, показаны преимущества и недостатки схем временно́го и частотного уплотнения каналов (абонентов).
Рассматривается задача управления расходом ресурсов в процессе развертывания систем информационного обеспечения сложных технических комплексов (СТК). Применение СТК по целевому назначению, как и процесс соответствующего информационного обеспечения, обычно ограничено жесткими директивными сроками, поэтому любая задержка недопустима. Ее устранение может быть реализовано часто только за счет привлечения дополнительных информационных ресурсов на последующих этапах. Разработанный алгоритм базируется на принципе оптимальности Р. Беллмана, позволяющем определять не окончательный план корректировки, а разрабатывать гибкую программу управляющих воздействий, зависящих от конкретного исхода каждого этапа, длительность которого превысила заданный норматив. Данная программа может быть реализована в соответствующих системах поддержки принятия решений, а также включена в имитационные модели процессов развертывания и применения СТК. В статье описывается детальный алгоритм оптимальной корректировки, соответствующий нормальному распределению продолжительности каждого из этапов.
Сингулярный спектральный анализ (ССА) является сравнительно новым методом анализа временных рядов. ССА представляет особый интерес в приложении к анализу нестационарных, коротких и зашумлённых рядов. Одной из слабых сторон метода является то, что простые гармонические колебания, как и более сложные компоненты, анализируемого временного ряда раскладываются на более чем одну компоненту, что приводит к необходимости группировки связанных компонент для дальнейшего анализа. Данная проблема частично рассматривается в работе Александрова и Голяндиной (2005), преимущественно в приложении к проблеме идентификации чистых гармонических колебаний.
В данной работе предлагается более гибкий и обобщённый алгоритм для автоматической группировки компонент (а также его модификация), позволяющий группировать не только компоненты, соответствующие гармоническим колебаниям, но и компоненты, соответствующие амплитудно-модулированным колебаниям, затухающим колебаниям и др. Алгоритм был апробирован на искусственных наборах данных, содержащих в себе следующие распространенные формы компонент: гармоническое, амплитудно-модулированное и экспоненциально-затухающее колебания, сумма двух кривых Гаусса, а также их различные аддитивные комбинации. Экспериментально получены оценки качества группировки и показано, что показатели качества группировки у предложенных алгоритмов в среднем лучше на 26%, чем показатели известного алгоритма.
В статье рассматривается подход к обоснованию модернизации сети связи по внедрению новых коммуникационных услуг. Критерием оптимальности доработок сети является экономическая эффективность. Анализируются проблемы внедрения новых коммуникационных услуг. Приводятся структурно-функциональная модель модернизации сети связи и модель принятия решений по выбору оптимальных по заданному критерию доработок каждой системы сети связи. Результаты моделирования иллюстрируются расчетным примером.
В статье рассматриваются подходы к долгосрочному прогнозированию количественных и качественных показателей подсистемы защиты информационных и телекоммуникационных систем, оценивается возможность их применения для анализа защищенности систем от несанкционированного доступа.
В рамках инфологического подхода, в целях автоматизации процесса записи больных в медицинских учреждениях, предложена методика обработки обращений пациентов на основе применения инфологической системы, позволяющая организовать электронную запись больных к специалистам медицинского учреждения путем выявления семантического содержания жалоб на состояние здоровья.
В статье рассмотрены модель и особенности реализации программной оболочки распараллеливания вычислений. Приведены результаты сравнительной оценки производительности решения задачи восстановления доступа к данным на различных аппаратных средствах, используя для этих целей, как последовательный алгоритм вычислений, так и реализацию на основе программной оболочки распараллеливания.
Работа выполнена с целью построения математического описания условий пригодности основных способов хранения больших двоичных последовательностей (BLOB и BFILE) в базах данных на платформе ORACLE. Исследование выполнено путем восстановления уравнений множественной линейной регрессии, учитывающих значимые на наш взгляд условия применения заявленных типов данных. Сформулированы некоторые практические рекомендации для обоснования выбора типа данных для хранения больших двоичных последовательностей.
Предложен способ аналитического моделирования процесса распространения вирусов в компьютерной сети. Он учитывает особенности сетевой структуры, поведенческие характеристики вирусов и подсистем защиты информации узлов и возможность исходного заражения множества узлов различными вирусами. Способ основан на представлении сети в виде модели с дискретными состояниями и временем переходов, которое распределено по обобщенному закону Эрланга n -го порядка.
На основе проведенных исследований свойств изображений в работе предложена модель информационного шума в видеопотоке, а также алгоритм идентификации кадров, содержащих дополнительную информацию. Представлена методика идентификации кадров с информационным шумом на основе оценки интегральной яркости изображений кадров, корреляционного анализа гистограмм и сравнения коэффициентов аппроксимирующих полиномов. Показано, что совместное применение разработанной методики и технологий, обеспечивающих плавную трансформацию одного изображения в другое, способствует повышению качества предоставляемых услуг видеосвязи, защищая пользователя от различных негативных воздействий.
В статье описаны основы построения и практическая реализация систем оперативного прогнозирования речных наводнений, базирующиеся на интегрированном использовании современных разработок в области информационных технологий и комплексного упреждающего (проактивного) моделирования. Отличительными особенностями предлагаемого междисциплинарного подхода являются: a) широкое использование разнородных данных, получаемых от сети гидропостов и от космических аппаратов дистанционного зондирование Земли, б) реализация систем прогнозирования на базе сервис-ориентированной архитектуры, в) создание интеллектуального интерфейса для выбора типа и настройки параметров гидрологических моделей, и обеспечение удобного представления и доступности результатов прогноза, в том числе в виде Веб-сервисов. Практическая апробация созданного программного прототипа системы подтвердила возможность получения в автоматическом режиме высокоточного оперативного (от нескольких часов до нескольких суток) прогноза зон и глубин затоплений участков речных долин.
Рассматривается метод автономной косвенной идентификации коэффициента преобразования маятникового компенсационного акселерометра, позволяющий с высокой точностью определить указанный коэффициент в условиях орбитального полета встроенными аппаратно-программными средствами данного измерителя и, таким образом, снизить погрешность определения приращения кажущейся скорости при выполнении маневра космическим аппаратом.
В настоящей работе рассматриваются и описываются вопросы разработки алгоритмов факторизации составных натуральных чисел. Автором предлагается иной подход, основанный на изучении внутренней структуры натурального ряда чисел и использовании свойств чисел, не зависящих от их разрядности (по типу признаков делимости). Такой подход обеспечивает преобразование задачи разложения числа на множители в задачу поиска специального разбиения новой характеристики числа, названной ф-инвариантом, что следует признать менее сложной задачей.
Для решения задач проектирования и оперативного управления волоконно-оптическими системами передачи информации необходимо значение вероятности ошибки в додетекторной области. Оптимизация систем передачи по этому параметру особенно актуальна для фрагментов полностью оптических сетей связи. В статье представлена оценка вероятности битовой ошибки для наихудшего случая при оптической обработке сигнала. Полученная аналитическая модель легла в основу способа оценивания возможности применения многоуровневых оптических сигналов в волоконно-оптических системах передачи. Способ позволяет определить пригодность системы передачи с требуемой достоверностью принимать сигналы с заданным размером ансамбля.
В работе приводятся результаты классификации электроэнцефалографических (ЭЭГ) паттернов кинестетического воображения движений пальцами и кистью одной руки в заданном ритме на основе метода опорных векторов и разработанного комитета искусственных нейронных сетей. Показано, что точность попарной классификации ЭЭГ-паттернов воображаемых движений с использованием комитета искусственных нейронных сетей в среднем была выше, чем при использовании классификатора на основе метода опорных векторов. Выявлена возможность увеличения точности распознавания воображаемых движений мелкой моторики при использовании индивидуального подхода к выбору параметров классификации паттерна ЭЭГ сигнала.
Анализ существующих многомодальных интерфейсов, их основных характеристик и областей применения, а также результатов общих исследований в области многомодального взаимодействия и дизайна интерфейсов позволил сделать вывод о возможности построения полимодальных инфокоммуникационных систем на основе многомодальных архитектур их абонентских терминалов. Для решения задач межличностной коммуникации через технические средства связи в работе предлагаются принципы построения полимодальных систем и иерархическая система их моделей.
В настоящей работе рассматриваются вопросы разработки алгоритмов факторизации составных натуральных чисел. Анализ возможностей существующих алгоритмов показывает, что в перспективе ближайших десятилетий существенного прогресса в повышении их быстродействия ожидать не приходится. Дело, по-видимому, в ограниченности одностороннего математического подхода, базирующегося на использовании математических решет. Автором предлагается иной подход, основанный на изучении внутренней структуры натурального ряда чисел и использовании свойств чисел, не зависящих от их разрядности (по типу признаков делимости).
В статье описывается численно-аналитический метод расчёта моделей нестационарных систем обслуживания. Находится решение системы уравнений Чепмена — Колмогорова в аналитическом виде. Приводится алгоритм построения решения и особенности его программной реализации на языке Java. Также приводятся результаты сравнения времени работы и точности выходных данных метода со временем работы и точностью выходных данных численного метода типа Рунге — Кутты, который используется в Matlab для решения аналогичных задач.
В статье предлагается подход к контролю целостности динамических объектов по их метрическим эталонам. Создание эталона основывается на последовательном преобразовании процесса от дампа памяти до автомата переходов на графе состояний с расчетом структурных, информационных и операционных метрик. Это позволяет выявлять нарушения функциональных состояний объекта в памяти вычислительной системы. Представлен алгоритм контроля целостности динамических объектов антивирусного средства Dr.Web.
Представлен комплекс нового класса моделей нестационарных систем обслуживания с источником конечного числа заявок. В отличие от традиционных моделей теории массового обслуживания они позволяют моделировать процессы обслуживания на заданном (директивном) временном интервале при общих предположениях о законах распределения временных интервалов между поступлениями и обслуживаниями заявок. Определены принципы построения этих моделей, их графическая интерпретация, расчет вероятностно-временных характеристик, выведены системы дифференциальных уравнений Чепмена — Колмогорова.
Для сложных промышленных объектов обеспечение комплексной безопасности является крайне важной проблемой и особо актуальной для современных аэропортовых комплексов (АК). Особенностями АК являются учет значительного множества требований: авиационной безопасности (АБ), безопасности персонала, сохранности воздушных судов (ВС), а также инженерной инфраструктуры. Для обеспечения безопасного функционирования АК применяются комплексные системы управления, в состав которых входят системы менеджмента (СМ), соответствующие различным стандартам, в т.ч. международным (ISAGO, ISO, ISO/IEC и пр.). Оценка результативности таких СМ представляет известную проблему. Поставленную задачу представляется целесообразным рассмотреть на основе модели ИСМ, дополненной блоком проведения комплексных аудитов с учетом специфики АБ. В публикации приведены результаты расчетов по представленной модели ИСМ с учетом расширенного состава критериев для АК. По согласованному мнению экспертов, требования «базовых» стандартов ISO значительно уступают по приоритету «профильным» для АК требованиям ISAGO (IATA).
В работе представлена ситуационная концептуальная модель, предназначенная для исследования динамических пространственных объектов, в частности, промышленно-природных комплексов (ППК), которая обеспечивает автоматизацию всех этапов вычислительного эксперимента с возможностью равноправной обработки информации от расчетных модулей, имитирующих составные части ППК, и интегрированных с ней ГИС и экспертной системы. Особенности предложенного подхода состоят в широком применении экспертных знаний, поддержке современных сценарных подходов к моделированию, использовании ГИС-технологии не только для графического представления составных частей объекта и результатов моделирования, но также для постановки задачи и выполнения пространственно-зависимых расчетов.
Анализ методик систем обнаружения сетевых атак является перспективным направлением в области защиты сетей и сетевых систем. В статье рассматривается подход к оценке алгоритмов и механизмов обнаружения атак. Новизна предлагаемой методики заключается в возможности создания самообучающихся систем для обнаружения вторжения. В статье рассмотрены основные элементы алгоритмов обнаружения атак.
В статье проведен обзор существующих систем компьютерного сурдоперевода, выявлены их преимущества и недостатки. Рассматривается общий случай перевода (в обе стороны): со звучащего русского на русский язык жестов и наоборот. Предложен новый способ построения семантического блока системы компьютерного сурдоперевода. Для установления соответствия «слово-жест» определены лексические значения слов. Среди множества альтернатив на основе алгоритма семантического анализа за каждым словом закрепляется единственное лексическое значение. Для простых предложений разработаны и реализованы алгоритмы семантического анализа. Предложен способ перевода русского текста на русский жестовый язык на основе сопоставления синтаксических конструкций. Разработана соответствующая библиотека для определения синтаксических конструкций. Для создания архитектуры будущей системы распознавания жестов были рассмотрены существующие аппаратно-программные средства.
В данной статье предлагается усовершенствованная методология и технология имитационных исследований сложных систем, как результат развития и совершенствования традиционной методологии. Основным отличием усовершенствованной методологии является последовательная автоматизация процесса исследования и интеграция всех программ в единый комплекс. Программные комплексы, создаваемые на основе данной методологии, позволили в среднем сократить в несколько раз время проведения исследования сложных систем и значительно увеличить круг потенциальных пользователей имитационного моделирования
Анализ рисков информационной безопасности в настоящее время является особо актуальной темой, поскольку как страховые компании хотят иметь возможно более точные характеристики о вероятном размере ущерба и необходимой сумме страхования, так и компании, желающие застраховать свои информационные риски, также хотят понимать, за что именно и насколько обоснованно платятся те или иные суммы при заключении договора страхования. Кроме того, ни одна из названных сторон не хочет терять собственные ресурсы. Таким образом, необходимо научиться получать адекватные, но в то же время комплексные, агрегированные оценки защищенности информационных систем. Для этого необходим всесторонний анализ защищенности как программно-технической составляющей системы, так и персонала таких систем (их социо-технической составляющей). Целью настоящей статьи является развитие и совершенствование рассмотренного ранее варианта задания основных отношений в комплексе «персонал – информационная система – критичные документы» при социо-инженерной атаке злоумышленника.
Предложен обзор возможных подходов к построению моделей социально-значимого поведения по сверхмалой неполной совокупности наблюдений и оценке параметров таких моделей. Рассмотрены такие методы как агентное моделирование, статистический подход, включая методы анализа малой выборки, методология временных рядов и их приложения к решению указанной задачи. Выявлены преимущества использования моделей в рамках теории вероятностных графических моделей.
В статье представлен обзор прототипов интеллектуальных пространств, предназначенных для поддержки проведения научно-образовательных мероприятий и оснащенных средствами автоматической записи выступлений участников. На основе анализа применяемых в них средств обработки аудиовизуальных сигналов и реализованных пользовательских сервисов была предложена оригинальная классификация прототипов интеллектуальных пространств. Также описана специфика разработанного интеллектуального зала и его отличия от рассмотренных прототипов.
Статья предлагает метод и комплекс типовых моделей для решения проблемы согласования онтологий, обозначенной в предыдущей публикации автора. Предложенный метод объединяет лексический, структурный и семантический подходы. Представленные типовые модели интеграции знаний и согласования элементов онтологий могут существенно ускорить процессы интеграции знаний и согласования онтологий за счет использования схем, основанных на знании типовых решений.
Представлены описания и результаты серии вычислительных экспериментов, посвященных анализу инерционности хаотических процессов. Материалы статьи являются продолжением исследований, приведенных в статье [1]. Существенным отличием от указанной работы является отказ от сегментации области изменения исследуемого процесса. Такой подход позволяет более гибко настраивать систему анализа инерционности хаотической динамики. Потверждаются ранее полученные выводы о наличии инерционности сглаженной динамики. Возможность построения эффективной стратегии управления на основе полученных выводов требует дополнительных исследований, связанных с изучением динамических свойств обнаруженного тренда.
Анализируется методика оценки надежности сложных структур, не сводящихся к последовательно-параллельному соединению элементов. В случае, когда элементы системы могут находиться в трех несовместных состояниях – работоспособном, отказ типа «Обрыв» и «Замыкание», существует необходимость и возможность раздельного вычисления вероятностей отказа системы по «Обрыву» и по «Замыканию». Показано, что описанная методика оценки надежности может быть использована для структур любой сложности при весьма слабых ограничениях. Приведены примеры ортогонализации логических функций с учетом несовместности отдельных переменных. Корректность методики подтверждается решением задач методом полного перебора. Автоматизированное моделирование надежности мостиковой структуры и структуры двух «звезд», включенных на «треугольник», выполнено с использованием программного комплекса АРБИТР, в котором программно реализована алгебра несовместных событий.
17 июля 2014 года исполнилось 80 лет со дня рождения Юсупова Рафаэля Мидхатовича, доктора технических наук, профессора, члена-корреспондента РАН, заслуженного деятеля науки и техники РСФСР, директора Санкт-Петербургского института информатики и автоматизации Российской академии наук.
Рассматривается метод избыточных переменных для контроля и коррекции вычислительных процессов в реальном времени, что необходимо для повышения на-дежности вычислительных процессов. Рассматриваются вопросы эквивалентности ис-ходных и расширенных систем, повышения помехоустойчивости, коррекции вперед. Приводится сравнение метода избыточных переменных с другими известными методами контроля, диагностики и коррекции вычислительных систем.
В статье описана методика обучения студентов – будущих врачей компьютерному моделированию, которое обеспечивает повышение уровня информационно-технологической компетентности студентов и, тем самым, оказывает положительное влияние на процесс обучения в целом. Показан обоснованный выбор метода обучения, выделены виды учебной деятельности студентов, описаны технологические приемы, способствующие освоению знаний.
Рассматриваются возможности использования основанного на трансформационных правилах транзитивного подхода для спецификации и компьютерной реализации непрерывных процессов. На примерах показаны приемы преобразования исходных спецификаций процессов в спецификации в виде совокупности трансформационных правил. В качестве исходных рассмотрены спецификации в виде физической модели, структурной схемы динамических звеньев, в виде обыкновенных дифференциальных уравнений. Приведенные примеры демонстрируют простоту, наглядность и универсальность рассматриваемого подхода. Кратко обсуждаются вопросы реализации процессов, специфицированных с помощью правил. Полученные модельные реализации процессов оцениваются с помощью аналитических методов, а также сравниваются с численными решениями, найденными с помощью Matlab и MathCad.
Отказ от традиционных принципов разделения передаваемой информации на услуги в пользу полимодального представления информации требует разработки новой конструктивной теории построения полимодальных инфокоммуникационных систем. Одним из ее краеугольных камней является количественная оценка степени достижения цели функционирования таких систем и доли участия в этом результате абонентских терминалов. В работе предложен подход к оцениванию эффективности полимодальных систем на основе показателя удельной себестоимости.
DDoS-атаки являются распространённым способом выведения сетевых информационных систем из строя, причём для увеличения эффективности злоумышленники часто используют комбинации из нескольких видов атак. В статье рассматриваются параметры сетевого трафика, позволяющие контролировать состояние системы и отслеживать вторжения. Для этих параметров определены пороговые значения и условия, позволяющие связать поведение параметров с типом атак, которым подвержена система.
Рассматриваются существующие объективные и субъективные метрики оценки качества телевизионного изображения. Приводится теоретическое обоснование новой метрики качества цифровых изображений и экспериментальная оценка возможности использования показателя локальной энтропии для формирования объективных метрик оценки качества телевизионных изображений.
Предложен метод концептуального моделирования технических систем (ТС), основанный на комбинированном применении известных методов структурно-функционального анализа, объектно-ориентированного и совместного объектно-функционального моделирования. Получаемый при этом полезный эффект заключается в упрощении решения задач построения концептуальных моделей конструкции, процессов управления состояниями и управляемого функционирования ТС за счет задействования потенциальных возможностей приобретения и использования взаимодополняющей информации в ходе попеременного применения указанных методов моделирования.
В работе представлена концепция разработки комбинированной защиты встроенных устройств, применимая в процессе разработки механизмов защиты информации систем и сервисов обеспечения комплексной безопасности железнодорожного транспорта. Предлагаются модель процесса конфигурирования компонентов защиты встроенных устройств, а также методика конфигурирования, разработанные с учетом экспертных знаний в предметной области информационной безопасности встроенных устройств. Цель конфигурирования – найти такую конфигурацию защиты, которая реализует все необходимые требования защиты и ограничения со стороны платформы устройства, удовлетворяет заданным критериям ресурсопотребления и не содержит известных видов несовместимостей компонентов защиты.
В статье рассматриваются оценки чувствительности спектральных характеристик анализируемого входного трафика к компьютерной атаке при использовании альтернативы сингулярного спектрального анализа типа «гусеницы» для различных метрик и видов атак. Выявленное изменение спектра в момент начала атаки и при её продолжении может использоваться при разработке средств обнаружения вторжений.
Многомодальность традиционной межличностной коммуникации указывает на целесообразность использования полимодального диалога в процессе коммуникативного взаимодействия абонентов инфокоммуникационных систем. Возможность создания полимодальных систем коммуникации обусловлена развитием когнитивной науки и существующими наработками в области проектирования многомодальных интерфейсов. Применение имеющихся и ожидаемых решений задач обработки сигналов различных модальностей при синтезе полимодальных систем обеспечит все стороны общения, а их дальнейшая интеллектуализация позволит приблизить инфокоммуникационное взаимодействие абонентов к традиционному межличностному общению.
В работе представлена методика верификации сетевых информационных потоков информационно-телекоммуникационных систем со встроенными устройствами. Цель методики – оценка защищенности разрабатываемой системы и проверка соответствия информационных потоков в реальной системе заданным политикам. Проводимая верификация базируется на методе «проверки на модели» с использованием программного средства SPIN. Верификация информационных потоков проводится на начальных этапах проектирования и обеспечивает более раннее обнаружение противоречий в используемой политике безопасности и несоответствий топологии сети требованиям информационно-телекоммуникационной системы.
В статье предлагается метод ускорения алгоритмов сегментации изображения для класса алгоритмов наращивания областей в случае, когда функционал, определяющий необходимость слияния сегментов, не требует пересчёта признаков сегмента на каждой итерации.
Разработан подход к повышению оперативности обработки телеметрической информации, основанный на процедуре уточнения спектрально-корреляционных свойств телеметрируемых процессов с использованием математического аппарата теории выбросов. Применение разработанных алгоритмов в специальном программном обеспечении обработки и анализа телеметрической информации ракеты-носителя на активном участке траектории позволяет за счет уменьшения избыточности результатов обработки ТМИ, используемых в качестве входной информации в системах автоматизированного анализа, оперативно получать типовые интегрированные заключения о контролируемых событиях, происходящих при испытаниях ракеты-носителя.
В современных условиях ведущие производители компьютерных технологий и систем осознают необходимость и важность проблем создания и внедрения в XXI веке концепции адаптивного управления и самоорганизации в информационную сферу. Указанные информационные технологии XXI века уже получили определение «естественные», «органичные» (Organic IT). В статье анализируются основные тенденции развития информационных технологий и систем. Приводится пример реализации концепций и методов комплексного моделирования технологий самоуправляемых вычислений в критических приложениях.
Проведен анализ современного состояния исследований в области информационных технологий проектирования автоматизированных систем мониторинга для сложных организационно-технических систем, решающих широкий спектр возложенных на них задач, эффективное функционирование которых немыслимо без наличия автоматизированной системы управления ими. Предложен подход к созданию распреде- ленной системы информации о контроле состояния космических объектов и объектов наземной космической инфраструктуры на основе современных информационных тех- нологий автоматизированного сбора, интеграции и комплексного анализа всех видов информации, циркулирующей в контуре как отдельных автоматизированных систем управления (АСУ) технологическими процессами, так и АСУ подготовки и пуска и АСУ космодрома в целом, и создания многоуровневой АСУ космодрома с использованием современных принципов организации корпоративных информационных систем.
В статье рассматриваются методологические и методические основы теории мониторинга и управления структурной динамикой сложными объектами (СлО), включающие в себя полимодельные комплексы, комбинированные методы, алгоритмы, а также предложены новая интеллектуальная информационная технология (ИИТ), прикладные методики и инструментальные средства, её поддерживающие и предназначенные для автоматизированного проектирования систем наземно-космического мониторинга и управления сложными организационно-техническими объектами (СОТО) в различных условиях изменения обстановки, которые уже в настоящее время находят широкое применение на практике. Приводятся примеры практической реализации.
Особую актуальность приобретает постановка и решение различных классов задач планирования структурной динамики сложных объектов (СлО). В данной статье на основе обобщенной теоретико-множественной постановки задачи планирования структурно-функциональной реконфигурации СлО рассматривается комплекс моделей планирования и управления процессами обработки и передачи материальных и/или информационных ресурсов на перестраиваемой структуре, а также модель параметрического синтеза облика СлО, обеспечивающего робастность планов его реконфигурации в рамках оптимистического и пессимистического сценариев развития структурной динамики СлО.
В статье приводится описание особенностей квантовой инфокоммуникации, вводятся определения базовых понятий, рассматриваются исторические предпосылки, возможности применения и перспективы развития
В статье рассматривается проблема сжатия потока 3D-видео с использованием существующих видео кодеков. Проводятся сравнительные испытания существующих и предложенных методов
В статье рассматривается проблема согласования процесса 3D моделирования и 3D прототипирования сложных пространственных форм в рамках технологии когнитивного программирования. Предложены пути ее решения на примере среды 3D Studio MAX.
Рассматриваются нейросетевые модели и логико-предметные методы описания, анализа и распознавания сложных образов. Предложены алгоритмы решения задач идентификации и классификации простых образов (например, изображений объектов) и логического анализа и нейросетевого распознавания сложных образов (например, сложных 3D-сцен по 2D-изображениям частично заслоненных объектов). Дан сравнительный анализ сложности алгоритмов и описаны результаты вычислительных экспериментов.
Одним из подходов к обнаружению сетевых аномалий является анализ рядов показателей функционирования сети. Характеристики, рассчитанные по вейвлет-коэффициентам, действительно, более чувствительны к изменениям ряда, чем характеристики, рассчитанные непосредственно по ряду, но при этом требуют большего объема вычислений, поэтому спектрально-временные алгоритмы, безусловно, подлежат оптимизации для применения в системах реального времени. Кроме того, существуют различные подходы к выполнению вейвлет-разложений, каждый из которых занимает свое место по информативности (по количеству уточняющих коэффициентов), области достоверных значений, вычислительной сложности преобразований. В статье предлагается обоснованный подход к выполнению таких алгоритмов для применения в режиме реального времени в системах обнаружения аномалий телекоммуникационных данных.
На рынке инструментальных средств создания нейросетевых интеллектуальных систем представлено большое количество программных средств, что объясняется многоплановостью задач интеллектуальной обработки информации. В работе предлагается обзор инструментальных средств, применимых для создания нейросетевых компонент интеллектуальных систем защиты информации.
В данной работе рассматриваются основные направления исследований в области показателей защищенности и вводится сформированная на их основе классификация показателей. Кроме того, предлагается многоуровневый подход к оценке защищенности, включающий систему показателей защищенности и методики их расчета, основанные на графах атак и зависимостях сервисов. Данный подход позволяет оценивать различные аспекты защищенности системы с учетом ее топологии, режима работы, исторических данных об инцидентах и другой информации.
Рассматривается метод анализа сингулярного спектра («гусеница») приме- нительно к метрикам, базирующимся на значениях сетевого трафика и загрузки систе- мы, с целью определения влияния DDoS-атак на главные компоненты временных рядов этих метрик. Выявленное поведение главных компонент в момент начала атаки и при её продолжении может использоваться при разработке средств обнаружения вторжений.
В работе предложено новое направление исследований — интеллектуальный поиск маркеров (Predictor Mining), возникшее на пересечении интеллектуального анализа данных (Data Mining) и социального компьютинга (Social Computing). Сущность предлагаемого подхода состоит в автоматизированном формировании банка маркеров, характеризующих исследуемую предметную область, а затем интерпретировании полученных показателей с помощью методов социального компьютинга. В качестве примеров областей исследований, где может быть применен интеллектуальный поиск маркеров, рассмотрены задачи выявления особенностей формирования протестных настроений пользователей Интернет, вычисления количественных характеристик социально-значимого поведения, а также изучение специфики формирования ценностей и стратегий поведения пользователей крупнейших социальных сетей.
В данной работе была показана возможность и преимущество применения метода рандомизированных сводных показателей для оценки эффективности публикационной активности научных сотрудников различных организаций. Рассмотрен пример применения указанного подхода для построения иерархической системы сводных показателей двух уровней, учитывающей мнения двух потенциальных экспертных групп.
Рассматривается метод избыточных переменных для контроля и коррекции вычислительных процессов в реальном времени, что необходимо для повышения на¬дежности вычислительных процессов. Синтезируются и анализируются системы с кор¬рекцией по воспроизводимой функции. Приводятся результаты моделирования для раз¬личных методов интегрирования. Показано, что применение метода избыточных пере¬менных позволяет существенно повысить точность вычислений.
Анализируется понятие взаимодействия в контексте модели эксперимента с двумя бинарными факторами и бинарным откликом (бинарный эксперимент). Разрабатывается математическая модель, использующая концепцию достаточных причин для двух бинарных факторов. Проведена формализация бинарного эксперимента в терминах теории булевых функций. Выделены аксиомы симметрий понятия взаимодействия в бинарном эксперименте, которые порождают группу автоморфизмов свободной булевой алгебры этого эксперимента. Представлена полная классификация типов взаимодействия двух бинарных факторов, а также приведена их геометрическая интерпретация.
Статья посвящена разработке комплексной модели диктора в задаче текстонезависимой идентификации по голосу. Комплексная модель базируется на методе гауссовых смесей. Ее формируют по речевому сигналу, который предварительно сегментируется на фрагменты, соответствующие различным фонетическим классам звуков. Предложен способ структурирования моделей дикторов. Модели дикторов структурированы в виде дерева, что позволило проводить идентификацию диктора без выполнения полного перебора всего множества моделей. Проведенные исследования показали, что деление акустического пространства голоса диктора на множество классов, представляющих некоторые фонетические события, приводит к увеличению эффективности идентификации по голосу, а предложенное структурирование множества моделей дикторов ускоряет операцию поиска.
В работе описываются разработанные авторами инструментальные средства и комплексный подход на их основе, при котором методы и средства анализа и верификации обеспечены для представителей всех четырех основных классов языков, на которых обычно описываются телекоммуникационные приложения: языки выполняемых спецификаций общего назначения (SDL), языки для описания и анализа укрупненных образцов поведения и выявления зависимостей между ними в сложных системах (UCM), специализированные языки, ориентированные на верификацию спецификаций телекоммуникационных систем (язык интерпретированных MSC диаграмм, язык взаимодействующих конечных автоматов, язык Dynamic-REAL) и индустриальные императивные языки (C/С++). Верификация спецификаций дополняется автоматизированным построением тестовых наборов, обеспечивающих заданную степень покрытия исходных поведенческих требований, причем эти тестовые наборы оптимизированы по заданным критериям производительности. Исполнение тестов происходит в среде автоматизированного тестирования на моделях систем, либо непосредственно на их реализациях, погруженных в соответствующие программные оболочки, обеспечивающие взаимодействие тестируемой системы с тестовым окружением. Тестовая оболочка позволяет одновременно с прогоном тестов проводить автоматизированный анализ результатов тестирования.
Экспозиция музея знакомит посетителей со средствами вычислительной техники середины XX - начала XXI вв. Посетители могут увидеть экспонаты, представляющие историю информатики, вычислительной техники и средств связи. Экспозиция отражает происхождение и развитие вычислительной техники в стране, процесс возникновения информатики как фундаментальной науки
В статье приводится аналитический обзор перспективных направлений исследований по результатам докладов ведущих зарубежных и отечественных специалистов в области обеспечения безопасности компьютерных сетей, сделанных на шестой Международной конференции «Математические модели, методы и архитектуры для защиты компьютерных сетей» (MMM–ACNS–2012), проходившей в Санкт-Петербурге с 17 по 19 октября 2012 года. С приглашенными докладами выступили такие известные в мире ученые, как А. Ставро, Б. Лившиц, Л. Кхан и Ф. Мартинелли. На секциях конференции были рассмотрены актуальные вопросы, связанные с предотвращением, обнаружением и реагированием на вторжения, противодействием вредоносному программному обеспечению, прикладной криптографией и протоколами безопасности, разграничением доступа и защитой информации, управлением событиями и информацией безопасности, моделированием защиты информации и безопасностью облачных вычислений, политиками безопасности.
В статье рассматриваются ключевые элементы програмной реализации фрагмента знаний алгебраической байесовской сети на языке С++. Фрагмент знаний реализован в виде отдельного класса, обеспечивающего хранение оценок истинности и имеющего ряд методов реализующих алгоритмы обработки фрагмента знаний, таких как поддержания непротиворечивости и апостериорный вывод.
Предлагается формализм для описания помеченных систем переходов, который унифицируют формат состояний системы переходов, формат инструкций компьютерных языков, представляемых метками системы переходов, и формат и семантику правил перехода и, тем самым, делает процесс разработки операционной семантики компьютерных языков более технологичным.
Для контроля и оценки состояния защищенности информационной системы необходимо постоянно отслеживать и анализировать данные, поступающие от различных сенсоров безопасности. В большинстве случаев эти данные имеют текстовый формат, поэтому для их анализа используются различные методики визуализации. В настоящей работе рассмотрены основные способы графического представления данных для выявления подозрительной деятельности в информационной системе, обнаружения аномалий в сетевом трафике и анализа защищенности сети.
В статье рассматриваются основные компоненты методики итерационного моделирования атак в больших компьютерных сетях, которыми являются формальная модель, алгоритмы анализа вероятностных графов атак и программные средства их реализации. Формальная модель итерационного моделирования атак включает модели процессов определения задач моделирования, построения моделей атак, запуска моделей и анализа результатов моделирования атак. Алгоритмы анализа вероятностных графов атак обеспечивают расчет метрик защищенности и нахождение подграфов атак, ассоциированных со сценариями действий нарушителей. Программные средства анализа моделей атак для больших компьютерных сетей обеспечивают их статический анализ и анализ динамических характеристик.
Актуальность проблемы защиты информационно-телекоммуникационных систем обусловлена ростом сложности программного и аппаратного обеспечения, высокой динамикой их развития, распределенной и разнородной структурой и множеством других факторов. Очевидна аналогия между эволюцией и естественным отбором в природе и в информационно-телекоммуникационных системах, в том числе системах защиты информации. В работе предлагается концепция адаптивной защиты информационно- телекоммуникационных систем на основе гибридных механизмов, сочетающих парадигмы нервных и нейронных сетей.
В настоящей статье демонстрируется возможность построения на основе динамики клеточных автоматов базисов декоррелирующих преобразований, которые можно использовать для решения задачи сжатия цифровых изображений.Вводятся алгоритмы построения базисов декоррелирующих преобразований из состояний развития клеточного автомата на разбиении, являющегося расширением классической модели клеточного автомата.
Развивается методологический подход к оптимальному выбору встраиваемого приемника глобальных навигационных спутниковых систем для бортовой навига-ционной аппаратуры потребителей. Проводится анализ и обобщение различных методов экспертного оценивания качественных и количественных характеристик приемников ГНСС. Показано, что применение различных методов приводит в конечном итоге к идентичным результатам в части выбора оптимальной альтернативы на заданном множестве, несмотря на использование принципиально различного математического аппарата.
Предлагается аналитический метод расчёта моментов времени пребывания заявок в сетях массового обслуживания общего вида и проводится сравнение оценок, полученных данным способом, с оценками по имитационной модели и, полученных численным методом.
Схожесть производственных процессов на различных предприятиях делает возможным разработку единой платформы для планирования производства. Однако для каждого типа предприятий должны быть разработаны свои модули к этой платформе, ориентированные на производственную деятельность такого предприятия. Для автоматизации сопровождения, а также мониторинга работы программного обеспечения на предприятиях предлагается использовать технологию облачных вычислений, которая позволяет работникам предприятия получать удаленный динамический доступ к услугам, вычислительным ресурсам и приложениям, находящимся в географическом удалении от них. Для решения задач планирования и управления производством используются математические модели и методы для решения оптимизационных задач, в т.ч. задач раскроя, комплектовки и транспортировки материалов, реализованные в виде программного модуля (решателя). В статье предложена архитектура Платформы, основанная на четырех основных уровнях: уровень управления базами данных, уровень сервера приложений, уровень веб-сервера и уровень клиентского программного обеспечения. Для демонстрации возможностей системы был разработан прототип, базирующийся на предложенной архитектуре и использовании решателя для решения задачи на основе матрицы ограничений на примере предприятия целлюлозно-бумажной промышленности. Ключевые слова: Облачные вычисления, планирование производства, вычислительные кластеры.
В статье описаны и проанализированы общие тенденции архитектурного проектирования, технологии, свойства и недостатки систем позиционирования в помещениях, основанных на использовании телекоммуникационных технологий (WI-FI, GSM, Bluetooth), которые поддерживаются современными смартфонами. Преимущество использования этих технологий состоит в том, что они позволяют разрабатывать мобильные системы, реализующие позиционирование внутри помещений, и не требуют закупки дополнительного оборудования. Например, музеи вместо того, чтобы приобретать дорогие аудиогиды, могут обеспечить посетителей программным обеспечением для их смартфонов, которое выполняет функции позиционирования, навигации и обеспечения пользователя информацией. В статье представлен сравнительный анализ наиболее перспективных на данный момент систем и решений.
Работа посвящена анализу проблем моделирования атак в больших компьютерных сетях с использованием различных моделей, методов и инструментальных средств. На основании особенностей больших сетей как объектов информационной безопасности и объектов атак детально рассмотрены известные модели, а также методы и средства моделирования атак, а также приведены направления их дальнейшего развития. Показана роль требований к информационной безопасности в итерациях моделирования атак. Приведены примеры исследований проблем моделирования атак, связанных с различными видами НЕ-факторов.
В статье рассматриваются особенности разработки концепции обеспечения информационной безопасности информационно-телекоммуникационных систем органов государственной власти. Отличительные положения концепции характеризуют объект защиты, угрозы информационной безопасности, средства обеспечения информационной безопасности и организацию обеспечения информационной безопасности. В качестве основных отличительных положений выделены концептуальная модель обеспечения информационной безопасности и концептуальная модель системы обеспечения информационной безопасности. Концептуальная модель обеспечения информационной безопасности представлена в функциональном виде, который позволяет определить зависимость показателей эффективности от полной совокупности условий и факторов, оказывающих влияние на их значения. Концептуальная модель системы обеспечения информационной безопасности представлена в виде ориентированного графа. При этом отмечается, что задача системы обеспечения информационной безопасности состоит в том, чтобы осуществить перекрытие каждого ребра данного графа соответствующими комплексами мер и средств защиты информации.
Представлен подход, позволяющий формализовать задачу оценки интенсивности социально-значимого поведения в терминах вероятностных графических моделей. Сведение этой задачи к разработке особой вероятностной графической модели класса байесовских сетей доверия позволяет воспользоваться уже существующим мощным алгоритмическим аппаратом теории байесовских сетей доверия и свободно распространяемым программным инструментарием для проведения вычислительных экспериментов и для использования построенной модели в практических целях. Описана простейшая модель, основанная на данных об интервалах между эпизодами поведения, предложены варианты ее дальнейшего развития.
В работе показана актуальность проблемы оценки уровня защиты информации от несанкционированного доступа в компьютерных сетях. Целью работы является разработка метода оценки уровня защиты информации от несанкционированного доступа в компьютерных сетях на основе графа защищенности. Разработанный метод обеспечивает повышение эффективности управления защитой информации в компьютерных сетях за счет комплексного показателя защищенности, а также применения графа защищенности, учитывающего реальную структуру компьютерной сети и системы защиты информации.
В данной статье рассмотрена ранее изложенная байесовская модель оценки кусочно-постоянной плотности распределения, соответствующая тернарному разбиению диапазона возможных значений исследуемой случайной величины, основанная на оценке параметров распределения Дирихле по нечисловой, неточной и неполной экспертной информации. Анализ проводится для оценки и прогноза статистических характеристик приращений курса швейцарского франка CHF относительно единицы XDR резервного платѐжного средства SDR Международного валютного фонда. Для сравнения качества результата для тех же данных проведены исследования с помощью классического эконометрического метода: построение ARIMA – модели и прогноза методом экспоненциального сглаживания.
В статье предложен метод построения модального регулятора по передаточной функции замкнутой системы при наличии внешнего возмущающего и задающего воздействий. Метод отличается простотой и позволяет выразить коэффициенты передаточной функции регулятора через коэффициенты желаемого полинома замкнутой системы. На основании этой особенности приводится алгоритм оптимизации системы по этим коэффициентам по критерию максимальной робастности.
Одной из основных проблем исследований в области социо-инженерных атак является развитие приемлемых по вычислительной сложности алгоритмов анализа (оценки) защищенности персонала информационных систем. По предварительным оценкам именно применение вероятностно-реляционного алгоритма поможет существенно уменьшить вычислительную сложность программного комплекса. Использование указанного подхода позволит также увеличить гибкость в задании оценок критичности документов, доступных в системе, оценок шансов успешной реализации атак, описании системы связей и доступа среди собственно компонент комплекса «информационная система – персонал – критичные документы» и среди указанных компонент, и злоумышленника. Реляционные модели, возможно, позволят при вычислениях оценок степени защищенности использовать вычислительные методы, которые эффективно реализованы в современных СУБД для быстрого выполнения SQL-запросов.
Работа посвящена задаче повышения достоверности диагностирования сложных технических систем в условиях неопределенности. На основе апостериорного вывода в байесовских сетях доверия разработана методика диагностирования сложных систем, включающая в себя синтез оптимальной стратегии диагностирования с учетом динамики априорной информации и различных законов распределения непрерывных диагностических признаков.
В настоящее время в области безопасности компьютерных систем и сетей все чаще упоминаются и рекламируются различные биоинспирированные подходы, то есть подходы, основанные на биологической метафоре. Действительно, традиционные компьютерные методы и системы, как правило, ограничены по своим функциональным возможностям, подвержены частому выходу из строя из-за незначительных ошибок, имеют недостаточную масштабируемость, не обладают способностью к адаптации к условиям функционирования и изменению целей. В противоположность этому, биологические системы, как правило, реализуют развитые механизмы самозащиты, достаточно надежны, обладают высокой масштабируемостью, адаптивны и способны к саморегенерации. Указанные свойства биологических систем стимулируют использование принципов их построения и механизмов их функционирования в технических системах, включая системы защиты информации. В данной статье рассматриваются различные подходы к защите компьютерных систем и сетей, в основе которых лежит биологическая метафора.
В статье рассматриваются новые подходы к оценке качества слуха с использованием вычислительных устройств. Предложена новая классификация методов исследования слуха, позволяющая выделить возможности разработки элементов систем управления в составе вычислительных устройств. Рассмотрены модели исследования слухового анализатора человека, позволяющие использовать классические методики исследования слуха в существующих системах управления мобильных вычислительных устройств. Приведена модифицированная методика аудиологических исследований, а именно основные результаты камертональных опытов (опыт Риннэ, Вебера, Желле и Федеричи), отличающиеся снижением временных и квалификационных характеристик (до 50 %).
В статье рассматривается локальный апостериорный вывод в алгебраических байесовских сетях. Для трёх видов свидетельств (детерминированного, стохастического и неточного) описывается способ проведения вывода и доказываются оценки сложности предлагаемых вычислений. В случае, когда вывод сводится к решению задач линейного программирования, оценка сложности даётся в виде числа таких задач, а также оценки числа переменных и ограничений в них. В остальных случаях сложность описывается в числе арифметических операций.
В данной работе для непрерывных сплайнов первого порядка на неравномерной сетке найдены калибровочные соотношения, дающие представление координатных сплайнов на исходной сетке с помощью линейной комбинации такого же рода сплайнов на измельченной (плотной) сетке, и калибровочные соотношения, дающие представление координатных сплайнов на укрупненной (разреженной) сетке с помощью линейной комбинации такого же рода сплайнов на исходной сетке. Получены матрицы уточняющей и разрежающей реконструкции на интервале и на отрезке для пространств сплайнов первого порядка, ассоциированных с бесконечной и с конечной неравномерными сетками соответственно. Построена система линейных функционалов, биортогональная системе координатных сплайнов. Получены матрицы уточняющей и разрежающей декомпозиции на интервале и на отрезке для пространств сплайнов первого порядка, ассоциированных с бесконечной и с конечной неравномерными сетками соответственно.
В работе анализируются процессы и механизмы деятельности общества, определяющие сложность управления в современных социальных системах (в частных и государственных предприятиях, высокотехнологичных программах, структурах государственного управления-регулирования экономических процессов). Показано, что основная причина современной сложности управления состоит в управлении многообразием не полностью формализуемых технологий деятельности социальных систем. Современными особенностями управления в сложных социальных системах являются существенное влияние технологий рынка, которые принципиально не регулируются нормами и институтами, и существенное влияние природных ограничений мыслительных возможностей человека управлять. Влияние слабоуправляемых в рынке технологий можно уменьшать путем использования сетевых, организационных, коллективных, информационных и иных развитых технологий обеспечения управления и путем использования интегрирующих научных методов. А для уменьшения влияния ментальных ограничений дополнительно требуется создание новых когнитивных технологий управления, позволяющих разделять функции управления на уровне мышления.
Данная работа посвящена различным методам вычисления ляпуновских величин и реализациям основанных на них алгоритмов символьных вычислений в пакете Матлаб.
В статье дан аналитический обзор особенностей русского жестового языка и калькирующей жестовой речи, в том числе жестовых лексиконов и грамматических конструкций данного языка, а также возможных методов формализованного представления элементов словаря жестов. В ходе междисциплинарных исследований была адаптирована для задачи синтеза русского жестового языка виртуальная трехмерная модель аватара человека и предложена модель универсального многомодального аудиовизуального синтезатора русской звучащей речи и калькирующей жестовой речи по тексту.
Рассмотрена задача формирования системной составляющей наблюдаемого случайного процесса, отражающего значимые изменения состояния динамической системы. Показано, что критерии качества формирования системной составляющей должны определяться требованиями иерархически вышестоящей метасистемы. При этом возникает новая постановка задачи оценивания, приводящая к необходимости построения вычислительных схем, существенно отличающихся от известных алгоритмов статистической фильтрации.
Рассматриваются вопросы проверки и поддержания непротиворечивости алгебраических байесовских сетей. Даются формальные описания алгоритмов, доказывается их корректность и приводятся оценки вычислительной сложности.
Описан прототип комплекса программ, с помощью которого продемонстрирована принципиальная возможность оценить защищенность персонала информационной системы от социо-инженерных атак на основе обобщения подхода, ориентированного на анализ деревьев атак. Представление информационной системы и ее персонала в указанном комплексе программ опирается на иерархию информационных моделей, состоящую из информационной модели пользователя, информационной модели группы пользователей, информационной модели контролируемых зон, информационной модели программно-технического (программно-аппаратного) комплекса, информационной модели критичных информационных объектов (системы документов), информационной модели самой информационной системы, а также связей между соответствующими объектами. Приведен перечень использованных в разработке прототипа технологий, причины выбора этих технологий, а также краткое обоснование принятых проектных решений. Рассмотрен пример работы прототипа программного комплекса, как в ходе редактирования сведений об информационной системе и ее персонале, так и в ходе имитации социоинженерной атаки по рекомпенсационному типу на персонал этой системы.
В статье предлагается протокол формирования сетевого ключа по открытым каналам связи с ошибками. Дана постановка задачи формирования сетевого ключа. Предлагается включить в протокол три временные фазы. Первая фаза устанавливает криптосвязность в независимых группах объектов связи (ОС). Вторая фаза устанавливает криптосвязность между независимыми группами ОС. Третья фаза выбирает сетевой ключ из множества сформированных ключей и передает его всем ОС сети. Рассматривается протокол формирования сетевого ключа. Предлагаются модель канальной связности и процедуры этого протокола. Выполняется оптимизация параметров протокола и обсуждается его эффективность.
Представлено развернутое описание информационных моделей компонент комплекса «информационная система – персонал», находящегося под угрозой социоинженерный атак. Рассмотрены информационные модели пользователя, групп пользователей, контролируемых зон, информационных объектов (систем документов), программно-аппаратного обеспечения и самой информационной системы. Указанные информационные модели входят в состав базы для анализа защищенности информационной системы при угрозах социоинженерных атак. Иерархия этих моделей позволяет описать сцену (контекст), в которой развивается социоинженерная атака, перебрать возможные атаки (деревья атак) и, на основе полученных результатов, изучить возможные подходы к оценке степени защищенности комплекса «информационная система – персонал» от социо-инженерных атак.
В статье предлагается критерий оптимизации для информационных систем. Показывается возможность использования показателя энтропии обрабатываемой информации при оценке сложностных показателей. Дается пример оценки информационной системы по обработке речевого сигнала. Показывается его эффективность.
Представлены результаты развития метода векторных функций Ляпунова и принципа сравнения на класс интервальных систем управления. Представлена процедура построения и исследования динамических свойств агрегатированной системы сравнения для многомерной интервальной системы управления.
Алгебраические байесовские сети представляют собой логико-вероятностную графическую модель систем знаний с неопределенностью и позволяют работать в том числе с интервальными оценками вероятности. Существенной для их работы является вторичная структура, представляемая в виде графа смежности. Данная статья исследует ребра клик минимальных графов смежности для спецификации различных типов клик. В частности, было доказано, что у определенного класса клик, которые являются основными с точки зрения построения множества минимальных графов смежности, множество вершин совпадает с множеством концов особых ребер, вес которых совпадает с весом клики.
В статье предложено полимодельное описание функционирования наземного комплекса управления (НКУ) орбитальной системой (ОрС) космических аппаратов (КА), в основе которого лежит динамическая интерпретация соответствующих процессов. Данный подход открывает широкие перспективы использования достижений современной теории управления для решения прикладных задач, при исследовании которых указанная теория ранее не применялась. В частности, в статье показано, как задачу комплексного планирования работы наземных технических средств (НТСр), входящих в состав НКУ, с помощью метода локальных сечений удается свести к двухточечной краевой задаче. Традиционно задачи данного класса (задачи теории расписаний) решаются с использованием методов математического программирования. Однако в случае большой размерности задач планирования приходится отказываться от точных методов оптимизации решений и прибегать к эвристическим приемам. В статье предлагается оригинальный подход к решению задач теории расписаний большой размерности, основанный на использовании моделей и методов теории оптимального управления.
Алгебраические байесовские сети представляют собой логико-вероятностную графическую модель систем знаний с неопределенностью и могут быть применимы в обработкестатистических данных и машинном обучении. Важную роль в их работе играет вторичная структура, представляемая в виде графа смежности. Данная статья вводит классификацию клик минимальных графов смежности в зависимости от числа их детей, а также числа вхождения в них числа особых ребер. Получено восемь различных типов клик, для которых были получены и обоснованыоценки числа зависимых от них компонент (феодов и жил).
В работе показана актуальность проблемы оценки защищенности информации от несанкционированного доступа (НСД) в автоматизированных системах (АС). Целью работы является разработка модели количественной оценки защищенности информации от НСД, обеспечивающей повышение эффективности управления защитой информации в организациях. Для решения задачи количественной оценки защищенности информации предложен комплексный показатель — коэффициент защищенности АС. На основе данного показателя проведен сравнительный анализ типовых АС предприятий, приведены рекомендации по повышению их уровня защищенности.
В статье приводится аналитический обзор докладов ведущих зарубежных и отечественных специалистов в области обеспечения безопасности компьютерных сетей, сделанных на Международной конференции «Математические модели, методы и архитектуры для защиты компьютерных сетей» (MMM-ACNS-2010), проходившей в Санкт-Петербурге 8–10 сентября 2010 г. С докладами выступили такие известные в мире ученые, как Э. Дебар, Д. Гольманн, Г. Моррисетт, Б. Пренель, Р. Сандху и А. Сабельфельд. На секциях конференции были рассмотрены актуальные вопросы, связанные с моделированием безопасности и скрытых каналов, политиками безопасности и формальным анализом свойств безопасности, аутентификацией, авторизацией, управлением доступом и криптографией с открытым ключом, обнаружением вторжений и вредоносных программ, безопасностью многоагентных систем и защитой программного обеспечения, адаптивной защитой информации, живучестью компьютерных сетей и виртуализацией.
В статье дан анализ современного состояния и перспективы междисциплинарной области знаний, включающей в себя информатику, информационные технологии, теорию управлению и IT-приложения. Рассматриваются научно-методологические и прикладные проблемы интеграции IT с существующими и будущими промышленными и социально-экономическими структурами.
Обсуждаются преимущества представления моделей сложных динамических систем в виде иерархического комплекса взаимодействующих моделей отдельных подсистем. Предлагается холоническая структура комплекса и расширенный ситуационно-событийный формализм спецификации гибридных процессов, который позволяет обеспечить спецификацию процессов в моделях с учетом взаимодействия моделей между собой и с внешней средой. Показано, что предложенный формализм позволяет моделировать структурные изменения систем. Рассматриваются некоторые вопросы реализации подобного комплекса моделей. Приводится иллюстративный пример комплекса моделей, реализованного на основе предложенного формализма. Комплекс обеспечивает моделирование автоматической координации процессов в двух автоматических системах позиционирования ролика на плоскости.
В статье описывается созданный коллективом разработчиков ИСА РАН аппаратно-программный комплекс «РискДетектор», реализующий в режиме диалога ЭВМ—пользователь основные процедуры обеспечения транспортной безопасности, определенные директивными документами. Идеология комплекса была разработана и опубликована ранее и предполагает, что система управления рисками нарушения транспортной безопасности строится на основе категорирования объектов транспортной инфраструктуры и транспортных средств путем оценки возможного ущерба при реализации угроз террористического воздействия.
В данной статье проведен анализ показателей структурной надежности на основе логико-вероятностного и нечетко-возможностного подходов для простейших неразложимых П-сетей с инверсными элементами.
Рассматриваются задачи и автоматизированная технология нанесения нанопокрытий на изделия сложной формы с помощью адаптивных робототехнических комплексов, обеспечивающих поддержание требуемых параметров факела с целью достижения наперед заданных характеристик на сложных деталях выпуклой или невыпуклой формы. Предлагаемые адаптивные робототехнические системы позволяют наносить нанопокрытия на детали сложной формы без ввода чертежей детали и ее точной юстровки на стенде в условиях помех и при наличии препятствий в рабочей зоне.
Статья отражает результаты очередного этапа исследований, посвященных подходам к оценке интенсивности рискованного поведения. Статья содержит описание способов формирования указанной оценки интенсивности на основе максимального и минимального интервала, а также интервала-медианы между эпизодами поведения. Решение рассматриваемой задачи основывается на формировании и анализе формул для функции распределения (и совместного распределения) соответствующих порядковых статистики, плотности распределения, а также на выборе значений его параметров. Предложены подходы к анализу качества полученных оценок.
В статье представлен способ оценки отношения показателей интенсивности поведения в двух группах. Сравнение может производится как в одной группе, но рассмотренной до и после поведенческой интервенции, либо между двумя различными группами. Оценка интенсивности рискованного поведения может быть получена на основе либо данных о последних эпизодах рассматриваемого рискованного поведения, либо данных о минимальном и максимальном интервале между эпизодами рискованного поведения за определенный промежуток времени. Рассмотрены вопросы согласованности оценок, полученных различным путем.
Рассматривается роль и место информационно-коммуникационных в обеспечении национальной безопасности в условиях развития информационного общества.
В статье рассматривается возможность инструментального подхода к определению психосоматического статуса человека, основанного на совместной обработке разнотипных биометрических данных, полученных в результате измерения пульса, регистрации микродвижений лица и проведения психологического тестирования. Описывается минимальный состав программно-измерительного комплекса. Рассматриваются вопросы создания базы разнотипных биометрических данных.
В сложных бизнес-сетях поиск партнера может занимать довольно много времени. В сетях поставок, работающих на заказ, эта задача должна решаться в сжатые сроки и в условиях неопределенности, как по поставщикам, так и по заказам. Технологии семантических сервис-ориентированных архитектур могут обеспечить поддержку решения такого рода задач, позволяя строить самоорганизующиеся гибкие сети поставок. В статье описан подход к автоматизации динамического поиска и выбора участников сети, основанный на описании профилей их компетенций как сервисов. Предложен- ный подход использует метод поиска сервисов с неполной информацией и механизмы расширения запросов. Подход проиллюстрирован на примере из автомобильной промышленности.
В статье предлагается метод интеграции внешних компонент в инструментальную систему в условиях ограниченных возможностей модификации исходного кода. Описываются основные характеристики интегрируемых компонент, а также особенности процесса их интеграции, требующие поиска новых методов объединения инструментальных систем. В статье анализируются различные методы интеграции информационных систем. Описывается предлагаемый метод интеграции за счет обеспечения доступа к внутренним обработчикам интегрирующей системы и использования принципов динамического интерфейса.
В настоящей статье анализируются существующие подходы к верификации протоколов безопасности и демонстрируется невозможность полноценной верификации протоколов безопасности в рамках только одного из подходов. Для решения данной задачи предлагается комбинированный подход к верификации, основанный на объединении сильных сторон существующих методов и средств.
Рассмотрена многоуровневая модель инфокоммуникационной системы с точки зрения социологии управления. Предложен способ оценки социологической опасности для различных уровней этой модели.
Описаны назначение и структура пакета прикладных программ МОСТ для расчета стационарных режимов в системах и сетях массового обслуживания, идеология и организация его тестирования. выборочно приведены результаты тестирования.
Сформулированы актуальные проблемы и основные задачи управления сложными организационно-техническими системами в кризисных ситуациях. Обосновывается необходимость разработки нового научного управления - теории управления сложными организационно-техническими системами в кризисных ситуациях и формирования методологии проектирования ситуационных центров ХХI века.
Представлены результаты разработки методов оптимизации надежности структурно-сложных технических систем с целью обеспечения оптимального выбора эле ментов и степени их резервирования по критериям надежности и стоимости. Возникающая задача оптимизации формулируется как задача целочисленного программирования, разме ность задачи уменьшается в результате применения метода многомерного деления попо лам. Показана работоспособность методов на примере системы управления и противо ава рийной защиты насоса.
В статье рассматриваются пути развития систем передачи данных, вычислительных и управляющих систем на основе нанотехнологических электронных компонентов. Предложена концептуальная схема определения предельных характеристик перспективных систем передачи данных как прототипа программируемого радио (SDR — Software Defined Radio) с применением нанотехнологий.
Предложены методы расчёта количественных показателей надёжности специ ального программного обеспечения на стадии его проектирования и разработки. Для модели рования вычислительного процесса и расчёта количественных показателей его надёжности предлагается использовать математический аппарат полумарковских процессов. Моделиро вание производится в компьютерной математической системе MathCAD.
Определяющим процессом в системе охраны здоровья является взаимодейст вие врача и пациента. В качестве основы единого подхода к информатизации здравоохране ния предлагается современная GRID технология, которая заключается в создании Web и Grid сервисов, обеспечивающих информационную поддержку взаимодействия врача и паци ента и интегрирование соответствующих данных. Формируемая в результате взаимодей ствия сумма распределенных данных необходима и достаточна для решения большинства информационных задач здравоохранения. Подход основан на целенаправленном формирова нии индивидуальных сетевых информационных ресурсов для каждого гражданина России, потенциального клиента системы здравоохранения, и каждого лицензированного врача. Предложена базовая структура персональных сетевых ресурсов врача и пациента. Рас смотрен порядок поэтапного внедрения персональных сетевых ресурсов. Выполнена оценк а затрат на первый этап внедрения информационной сети. Предложена математическая мо дель информатизации здравоохранения и методика оценки результатов информатизации.
Описывается метод обнаружения факта применения JPEG компрессии в процессе обработки изображения. Необходимость такого обнаружения обусловлена трудностями при дальнейшей компьютерной обработке изображений в ходе подготовки которых использовалась JPEG компрессия.
Рассмотрены возможности создания веб-сервиса исключительно на языке Пролог без использования других языков программирования: описаны как основные возможности разбора и генерации веб-документов с помощью языка SWI-Prolog, так и различные модели HTTP серверов и клиентов, поддерживаемых языком SWI-Prolog.
Рассмотрены проблемы организации распределенных вычислений и показано, что главной причиной возникающих трудностей является отсутствие адекватной вычислительной модели. Предлагается в качестве такой модели использовать динамические автоматные сети (ДАС). Рассматриваются свойства ДАС и возможности реализации мультипроцессоров с динамической архитектурой на базе этой модели. Показана ретроспектива развития и реализации данной концепции от рекурсивных вычислительных машин до мультипроцессоров с динамической архитектурой
Представлена вычислительная процедура для технического анализа фондового рынка на основе фракталов и подхода иммунокомпьютинга. В первой части статьи предложен и исследован градиентный алгоритм сингулярного разложения многомерной интервальной матрицы. Приведены числовые примеры.
Статья посвящена вопросам применения методологии прогностического управления (Advanced Process Control, APC) в задачах управления технологическими процес сами. В качестве базового инструментария предлагается использовать разработанный авторами программно-алгоритмический комплекс «Матрица», позволяющий на основе пред варительного анализа статистических и динамических характеристик ретроспективных данных формировать прогностические модели управления. Использование прогностических моделей дает возможность, в свою очередь, оптимизировать процесс многопараметриче ского управления в соответствии с выбранным критерием эффективности и имеющимися ограничениями.
Предложена динамическая модель для оценивания свойств аддитивных смесей с нелинейным взаимодействием компонентов смешения. На базе модели разработаны алго ритмы улучшенного планирования процесса смешения в потоке в линиях налива топлив с различными характеристиками, алгоритмы оптимального управления смешением в линиях налива в реальном времени и алгоритмы контроля наполнения топливного резервуара. Ра ботоспособность соответствующих алгоритмов апробирована на примере задачи оптими зации управления технологическим процессом компаундирования дизельного топлива в по токе
В статье дан аналитический обзор перспективных направлений исследований в области защиты компьютерных сетей, сделанный по результатам международного семинара «Математические модели, методы и архитектуры для защиты компьютерных сетей» (MMM-ACNS-2005), проведенного с 25 по 27 сентября 2005 года в Санкт-Петербурге. Освещена общая информация о семинаре, охарактеризованы приглашенные и секционные доклады, сделанные ведущими учеными в области защиты информации в таких перспективных направлениях исследований, как модели, архитектуры и протоколы для защиты информации, аутентификация, авторизация и управление доступом, анализ информационных потоков, скрытые каналы, политики безопасности и защита операционных систем, оценка уязвимостей, расследование инцидентов в сетях и обнаружение вторжений.
В работе предлагается подход к анализу защищенности компьютерных сетей, предназначенный для использования как на этапах их проектирования, так и эксплуатации. Подход базируется на автоматической генерации общего графа атак и использовании качественных метрик защищенности. Граф отражает возможные распределенные сценарии атак с учетом конфигурации сети, реализуемой политики безопасности, а также местоположения, целей, уровня знаний и стратегий нарушителя. Рассмотрены общая архитектура предлагаемой системы анализа защищенности, основные понятия общего графа атак, используемые таксономии метрик защищенности, правила их расчета, а также методика оценки общего уровня защищенности. Предложенные метрики защищенности позволяют оценивать защищенность компьютерной сети с различной степенью детализации и с учетом различных аспектов. Представлено описание реализованного программного прототипа и рассмотрены примеры его использования для экспресс-анализа защищенности тестовой компьютерной сети.
Предлагается подход к построению системы верификации политик безопасности, предназначенной для обнаружения и разрешения конфликтов в спецификациях политик безопасности компьютерных сетей. Рассмотрена архитектура предлагаемой системы верификации политик безопасности. Представлены модели реализации двух модулей верификации: модуля, основанного на теории доказательств, с применением исчисления событий и абдуктивного вывода, и модуля, использующего технологию верификации на модели. Описана текущая реализация программного прототипа системы верификации.
Рассматриваются принципы построения средств автоматической декомпозиции последовательных программ на основе грaфа их максимально распараллеленной формы, получаемой из графа информационных потоков. Разработан макет системы автоматизированной декомпозиции программ, написанных на языке C. На исходный текст накладываются ограничения структурного программирования.
Рассматриваются различные способы декомпозиции радиации, измеряемой в процессе дистанционного зондирования, на отраженную исследуемым водным объектом и шумовую, порожденную наличием атмосферных слоев, составляющие. Анализируются достоинства и недостатки рассматриваемых способов с точки зрения их использования в технологической схеме обработки аэрокосмических снимков водных объектов.
Предлагается новый подход к расчету гидроакустических полей на основе иммунокомпьютинга. Показано, что такой подход существенно повышает быстродействие и точность вычислений. Предлагается также разработать специальный иммуночип для оперативного моделирования, визуализации и распознавания физических полей подвижных объектов.
В статье описываются процесс сбора и анализа экспертных оценок результатов теста незаконченных предложений (9480 высказываний, 5 экспертных оценок на каждое высказывание), разработанные средства его автоматизации, а также приводятся полученные статистические выводы.
Рассматривается применение вариационного подхода для решения комплексных задач статистического оценивания параметров состояния нелинейных динамических систем по критерию максимального правдоподобия. Обсуждаются вопросы адекватности вариационных оценок и оценок прямого подхода.
Рассматривается задача оптимального управления движением активным объектом при его последовательной встрече с системой подвижных целевых объектов. Предлагается комбинированный метод численного решения. Приводится пример.
В статье изложен метод условного показателя — метод нахождения коэффициентов линейной свертки показателя сравнения систем относительно некоторой условной единицы. Рассмотрен способ взаимного пересчета результатов при сравнении двух систем (групп объектов).
Рассматриваются проблемы создания и применения катастрофоустойчивых систем. Приводятся возможные пути решения задачи управления структурной динамикой катастрофоустойчивых систем в режимах высокой доступности и балансировки нагрузки.
Рассматриваются динамические (нестационарные) модели глобальных теле-коммуникационных систем с переменной структурой и их обобщения. Исследуются оптимизационные алгоритмы динамической, адаптивной и нейросетевой маршрутизации и принципы многоагентной обработки информационных потоков в интегрированных инфотелекоммуникационных сетях.
Одной из отличительных особенностей сложных технических объектов (СТО) является изменение их параметров и структур, вызванных объективными и субъективными факторами на различных фазах жизненного цикла СТО. Данная статья посвящена разработке принципов, методов и алгоритмов решения задач комплексного планирования модернизации СТО (информационных систем). Данные методологические и методические основы исследования задач базируются на разрабатываемой авторами теории управления структурной динамикой СТО.
Определяются задачи, решаемые в ходе выполнения проекта разработки программного изделия с помощью математических моделей. Приводятся схемы технологического и информационного взаимодействия моделей. Определяются основные характеристики проекта. Дается описание моделей, входящих в комплекс (модели оценивания и отслеживания).
В статье дан анализ существующих методов оценки производительности вычислительных систем. Рассмотрены основные компьютерные подсистемы, выбраны характеристики и критерии для оценки производительности. Предложен новый метод оценки, основанный на анализе значений характеристик и свертке этих значений в интегральный показатель. Рассмотрены такие характеристики поведения системы, как эффективность, стабильность и доминирование нагрузки.
Рассказывается об алгоритмах назначения приоритетов в системах реального времени, содержащих простые и составные задачи. Предлагаемые алгоритмы позволяют повысить эффективность использования оперативной памяти.
Проводится анализ генераторов компиляторов LLgen и ACCENT на основе тестирования по заданным примерам для вывода об их применимости. Содержатся таблицы характеристик мало известных генераторов компиляторов и их Интернет-адреса.
Исследованы различные подходы к обработке видеоданных, в том числе компрессии видеоданных. Рассмотрены некоторые стандарты беспроводной связи. Проведен сравнительный анализ технологий Wi-Fi и Bluetooth.
Представлен формализм построения абстрактного автомата, реализующего функциональность оперативной памяти ЭВМ, построено метрическое множество таких автоматов, определены операции сложения и умножения. Рассмотрены вопросы использования полученных формальных решений в практике распределенных вычислений.
Рассматривается один из важных видов автоматизированных систем — автоматизированных систем мониторинга состояний сложных организационно-технических комплексов в режиме реального времени с учетом возможной деградацией их структур.
В качестве регулятивных компонентов разрабатываемой разновидности методологии системного анализа рассматриваются: системная парадигма и принципы системного анализа, уточненные на основе определения организационно-технической системы. Развивая аналогичные общеметодологические средства системного анализа, предложенные регулятивы способствуют снижению степени неопределенности и повышению степени конструктивности анализа и синтеза систем, согласованности получаемых в ходе его проведения результатов. Применение данных регулятивов в структурно-целевом анализе рыбохозяйственных комплексов показало их практическую значимость.
Рассматривается применение вариационного подхода для решения комплексных задач статистического оценивания параметров состояния нелинейных динамических систем по критерию максимального правдоподобия. Обсуждаются вопросы учета априорной информации и регуляризации оценок.
Проанализированы ключевые аспекты оптимальной модернизации мобильных систем связи. Показано, что рассматриваемая проблема сводится к основной проблеме оптимального планирования упомянутых систем.
Рассмотрена технологическая схема обработки результатов зондирования поверхностных вод в видимом и ближнем инфракрасном диапазонах спектра при естественном освещении. Технология основана на численном решении уравнения переноса излучения в атмосфере и водной среде и включает формирование специализированных баз данных, ускоряющих процесс восстановления состояния водной массы.
Рассматриваются вычислительные модели программных приложений реального времени, содержащих составные задачи. Представлены подходы к анализу выполнимости задач в таких приложениях.
К настоящему времени теория, методы и технология создания и использования различных классов моделей развиты достаточно хорошо. Однако практически не исследована проблема многокритериального оценивания качества моделей, анализа их свойств, обоснованного выбора моделей для решения конкретных прикладных задач. Актуальность данной проблемы в еще большей степени усиливается в том случае, когда исследуемый объект описывается не одной моделью, а полимодельным комплексом, в состав которого могут входить разнотипные и комбинированные модели. Для решения рассматриваемой проблемы требуется разработка соответствующей теории, которую авторы предлагают назвать квалиметрией моделей. В статье проводится анализ возможных путей формирования и развития данной теории.
Приводится аналитический обзор по эволюции цифровых технологий. Отмечается различие парадигмы цифровой реализации аналоговых моделей и цифровых технологий. Рассматривается алгоритмический подход к обработке аудиовидеосигналов.
Одними из перспективных механизмов, дополняющих существующие механизмы защиты информационных ресурсов в компьютерных сетях, являются механизмы введения в заблуждение (обмана) нарушителей информационной безопасности. Эти механизмы предназначены для повышения защищенности целевых информационных систем за счет привлечения злоумышленников к ложным информационным целям, введения в заблуждение, идентификации их действий и разоблачения. Механизмы введения в заблуждение нарушителей реализуются посредством разработки и использования обманных систем (ОбС) или компонентов, называемых также ложными информационными системами, имитаторами информационных систем или ловушками. В статье определены назначение, функции и структура ОбС, дана их классификация, представлен предлагаемый подход к построению перспективной ОбС, предложены схемы реализации замаскированного противодействия сетевым атакам и архитектура разработанного прототипа ОбС, приведено краткое описание экспериментов, проводимых с прототипом.
Рассматривается опыт применения Грид технологий в создании кластеров высокопроизводительных параллельных вычислений. Приведено краткое описание многоуровневой модели Грид архитектуры. Анализируется опыт создания параллельных программ, который показал потребность в дальнейшем развитии технологии параллельных вычислений. Представлены структуры параллельных программ и схемы взаимодействия процессов. Показана необходимость создания эффективной системы управления распределением ресурсов. Намечены дальнейшие пути развития кластера СПИИРАН в направлении интеграции с кластерами других академических институтов.
Рассмотрены три дисциплины планирования: дисциплина статических приоритетов, дисциплина разделения времени и дисциплина ближайшего срока. Проведено сравнение их характеристик при планировании задач реального времени. Предложен новый, более простой способ доказательства возможности полного использования процессорного ресурса без пиковых перегрузок при использовании дисциплины ближайшего срока.
На основе методов иммунокомпьютинга предлагается новый индекс риска чумы. Применение индекса показано на примере мониторинга природного очага чумы в Казахстанe.
В статье изложена концепция компьютерной интерпретации прикладных аксиоматических теорий, показаны возможности и ограничения в ее применении при создании наукоемкого программного обеспечения; разработана алгебраическая модель доказательства адекватности теории ее компьютерной интерпретации, сформулированы и доказаны необходимые и достаточные условия такой адекватности.
В настоящей статье указываются основные черты и различия информатизированных, виртуальных и on-line курсов, а также некоторые особенности их интерфейсов; приводится общая схема обучающего процесса, соответствующая основным элементам интерфейсов указанных курсов; и обсуждается связь между структурой компьютеризированных курсов и новой моделью образования, получающей всё бóльшее распространение в высших учебных заведениях.
Предложенный метод позволяет вычислять минимальный объем ресурсов необходимых каналу связи для предоставления требуемого качества обслуживания сетевого трафика. Метод базируется на информации о смежных каналах связи и оценках параметров трафика. Если известно, что части сетевого трафика будет отказано в обслуживании, то лучше удалить этот трафик из сети как можно раньше. Предложенный метод был разработан для расчета параметров резервных каналов связи, но может применяться для общесетевого планирования.
В статье представлены основные идеи и направления развития нового подхода к вычислениям на базе математических моделей обработки информации молекулами белков и иммунными сетями
В статье представлен обзор таксономий атак на компьютерные системы. Проведен анализ следующих типов таксономий: списки терминов атак; списки категорий атак; категории результатов атак; эмпирические списки; матрицы уязвимостей; таксономии, базирующиеся на действиях; таксономии атак, основанные на их сигнатурах; таксономии дефектов и уязвимостей защиты; таксономии инцидентов.
В настоящей статье аппарат алгебраических байесовских сетей (АБС) привлекается для построения эффективной модели прогноза надежности узлов структурно-сложной системы, с которых невозможно снимать показания о надежности. АБС обеспечивает контроль за ошибкой прогноза поведения функции надежности.
Приводится краткое описание новой технологии обнаружение логических закономерностей на базе представлений локальной геометрии. Описываются особенности ее применения для поиска сложных непериодических шаблонов в последовательностях чисел и символов. Приводятся примеры.
Рассмотрены вопросы оценки готовности иерархических систем связи при использовании схемы межуровневой кольцевой защиты для случаев незащищенной, частично защищенной и полностью защищенной системы.
Предлагаются новые программно-технические решения, учитывающие реальные успехи и возможности отечественной науки в области аналитических систем. Обсуждаются возможности создания эффективных стратегических аналитических систем «партнерского» класса, не имеющих мировых аналогов.
Рассматриваются проблемы создания, применения, развития автоматизированных систем. Особое внимание уделяется одному из важных видов автоматизированных систем—- автоматизированным системам мониторинга состояний сложных технических объектов в режиме реального времени с учетом возможной деградацией их структур.
Рассматриваются методы и средства организации программ в мультипроцессорной среде с динамической архитектурой. Предлагается объектно- ориентированный метод программирования автотрансформирующихся сетевых программ, отражающих в большей степени структуру решаемой задачи, чем свойства вычислительной среды. Обсуждаются средства поддержки данного подхода на аппаратном уровне и уровне операционной системы и метод графического проектирования параллельно выполняемых программ в сетевом представлении
Разработка эффективной стратегии снижения регионального загрязнения атмосферы требует выполнения быстрых оценок как существующего уровня загрязнения, так и достигаемого в результате проведения мероприятий по уменьшению промышленных выбросов. Для ускорения соответствующих расчетов эйлерово-лагранжева схема моделирования регионального переноса загрязнения была модифицирована для реализации на многопроцессорных комплексах. Созданная программа испытывалась на трех многопроцессорных системах с локальной памятью в различных программных средах. Полученные результаты показали перспективность применения высокопроизводительных вычислительных систем в задачах управления состоянием природной среды.
Автоматы с магазинной памятью, традиционно являющиеся формализмом для представления алгоритмов синтаксического анализа, могут иметь существенно более широкое применение — в частности, для формализации правил решения комбинаторных задач в различных предметных областях. В статье на ряде примеров рассматриваются особенности конструкции и организации функционирования автоматов с магазинной памятью применительно к нескольким типовым комбинаторным задачам, проводится аналогия между подобными автоматами и механизмом возвратов в Пролог-системах
Рассматриваются методы структурного синтеза и общие принципы инвариантного анализа сложных нелинейных математических моделей. Аналитическая форма представления моделей имеет вид многопараметрических дифференциальных уравнений или динамических систем с управлением. Вводятся понятия о формальных моделях полиномиального типа, формальных интегральных многообразиях и дифференциальных комплексах. Приводятся примеры алгоритмов. Рассматриваются модели полиномиального и сингулярного типа, обратимые и управляемые, экологические минимального типа. Приводятся примеры компьютерных математических справочных систем.
В современном мире Интернет вещей стал неотъемлемой частью нашей жизни. Растущее число умных устройств и их повсеместное распространение усложняют разработчикам и системным архитекторам эффективное планирование и внедрение систем Интернета вещей и промышленного Интернета вещей. Основная цель данной работы – автоматизировать процесс проектирования промышленных систем Интернета вещей при оптимизации параметров качества обслуживания, срока службы батареи и стоимости. Для достижения этой цели вводится общая четырехуровневая модель туманных вычислений, основанная на математических множествах, ограничениях и целевых функциях. Эта модель учитывает различные параметры, влияющие на производительность системы, такие как задержка сети, пропускная способность и энергопотребление. Для нахождения Парето-оптимальных решений используется генетический недоминируемый алгоритм сортировки II, а для определения компромиссных решений на Парето-фронте – метод определения порядка предпочтения по сходству с идеальным решением. Оптимальные решения, сгенерированные этим подходом, представляют собой серверы, коммуникационные каналы и шлюзы, информация о которых хранится в базе данных. Эти ресурсы выбираются на основе их способности улучшить общую производительность системы. Предлагаемая стратегия следует трехэтапному подходу для минимизации размерности и уменьшения зависимостей при исследовании пространства поиска. Кроме того, сходимость оптимизационных алгоритмов улучшается за счет использования предварительно настроенной начальной популяции, которая использует существующие знания о том, как должно выглядеть решение. Алгоритмы, используемые для генерации этой начальной популяции, описываются подробно. Для иллюстрации эффективности автоматизированной стратегии приводится пример ее применения.
Гидроцефалия - это заболевание центральной нервной системы, которое чаще всего поражает младенцев и детей ясельного возраста. Оно начинается с аномального накопления спинномозговой жидкости в желудочковой системе головного мозга. Следовательно, жизненно важной становится ранняя диагностика, которая может быть выполнена с помощью компьютерной томографии (КТ), одного из наиболее эффективных методов диагностики гидроцефалии (КТ), при котором становится очевидным увеличение желудочковой системы. Однако большинство оценок прогрессирования заболевания основаны на оценке рентгенолога и физических показателях, которые являются субъективными, отнимающими много времени и неточными. В этой статье разрабатывается автоматическое прогнозирование с использованием фреймворка H-detect для повышения точности прогнозирования гидроцефалии. В этой статье используется этап предварительной обработки для нормализации входного изображения и удаления нежелательных шумов, что может помочь легко извлечь ценные признаки. Выделение признаков осуществляется путем сегментации изображения на основе определения границ с использованием треугольных нечетких правил. Таким образом, выделяется точная информация о природе ликвора внутри мозга. Эти сегментированные изображения сохраняются и снова передаются алгоритму CatBoost. Обработка категориальных признаков позволяет ускорить обучение. При необходимости детектор переобучения останавливает обучение модели и, таким образом, эффективно прогнозирует гидроцефалию. Результаты демонстрируют, что новая стратегия H-detect превосходит традиционные подходы.
Автоматический синтаксический анализ предложения — одна из важных задач компьютерной лингвистики. В настоящее время для русского языка отсутствуют общедоступные и пригодные для практического применения анализаторы синтаксической структуры. Создание таких анализаторов «с нуля» требует составления корпуса деревьев, размеченного в соответствии с заданной формальной грамматикой, что представляет собой крайне трудоёмкую задачу. Однако, поскольку для русского языка существует несколько анализаторов синтаксических связей, представляется полезным использовать результаты их работы для анализа синтаксической структуры предложений. В настоящей работе предлагается алгоритм, позволяющий построить дерево синтаксических единиц русскоязычного предложения по данному дереву синтаксических связей. Алгоритм использует грамматику, сформулированную в соответствии с классическим справочником Д.Э. Розенталя. Приведены результаты экспериментов по оценке качества работы предложенного алгоритма на корпусе из 300 предложений на русском языке. 200 предложений были выбраны из вышеупомянутого справочника и 100 из открытого корпуса публицистических текстов OpenCorpora. В ходе экспериментов предложения подавались на вход анализаторов из состава библиотек Stanza, SpaCy и Natasha, после чего полученные деревья синтаксических связей обрабатывались предложенным алгоритмом. Полученные в результате обработки деревья синтаксических единиц сравнивались с размеченными вручную экспертами-филологами. Наилучшее качество было получено при использовании анализатора синтаксических связей из библиотеки Stanza: F1-мера построения синтаксических единиц составила 0.85, а точность определения членов предложения — 0.93, чего должно быть достаточно для решения многих практических задач в таких областях, как извлечение событий, информационный поиск, анализ тональности.
Статья посвящена оригинальным математическим моделям боевых действий, разработанным в России в начале XX века. Одной из первых работ, в которой излагались подходы к математическому моделированию боевых действий, можно считать статью Я. Карпова «Тактика крепостной артиллерии», опубликованную в 1906 году. В ней рассматривалась задача обороны крепости от атакующих пехотных цепей противника. Исходя из идеи непреодоления атакующими рубежа обороны, были получены математические соотношения, увязывающие параметры выстрела заряда шрапнели с перемещениями пехотинца. Аналогичным образом рассматривалась задача использования для обороны крепости пулемета. Проанализировав полученные соотношения, Я. Карпов пришел к выводу, что все средства обороны крепости можно соотнести через длину обороняемого этим средством участка. Идеи Я. Карпова развил П. Никитин. Им был рассмотрен широкий спектр средства поражения. Опираясь на результаты проведенных исследований, автором сделаны рекомендации по распределению сил и средств при обороне крепостей. М. Осипов в 1915 году опубликовал яркие и самобытные модели двухсторонних боевых действий, на год раньше известной теории Ланчестера. Суммируя численности сражающихся сторон на бесконечно малых интервалах времени, а затем, переходя к пределам, он получает линейный и квадратичный законы влияния соотношения численности сражающихся сторон на их потери, исследует разнородные средства поражения. Все это проверяется практикой различных сражений. М. Осипов показал, что коэффициенты в законах потерь зависят от выучки личного состава, рельефа местности, наличия укреплений, морально-психологического состояния войск и т.д. Опираясь на результаты математического моделирования, М. Осипов впервые обосновал ряд положений военного искусства. Он показал, что ни линейный, ни квадратичный законы потерь в общем случае не соответствуют практике проведенных сражений. Для удобства использования при том уровне развития вычислительной техники и для получения более достоверного результата М. Осипов предлагал использовать в законах потерь степень «три вторых», хотя сам понимал ее приближенный характер. Много внимания уделено проблеме авторства, поискам прототипа создателя первой двухсторонней модели боевых действий, применению теории для решения современных прикладных задач.
Сложнейшей задачей защищенных телекоммуникационных систем, использующих симметричное шифрование, в связи с необходимостью предварительной и ресурсоемкой организации секретных каналов доставки ключей сетевым корреспондентам, является управление ключами. Альтернативой выступают методы формирования ключей по открытым каналам связи. В теории информации показано, что эти методы реализуются при условии превышения информационной скорости канала корреспондентов над скоростью канала перехвата нарушителя. Актуализируется поиск методов, обеспечивающих получение информационного преимущества корреспондентов. Цель заключается в определении теоретико-информационных условий формирования виртуальных сети и канала перехвата, для которых обеспечивается лучшее у корреспондентов отношение информационных скоростей по сравнению с отношением исходных сети и канала перехвата. В работе предлагается модель передачи информации, включающая модель связности и метод передачи информации для асимптотических длин кодовых слов. Модель включает трех корреспондентов и отличается введением идеального широковещательного канала в дополнение к широковещательному каналу с ошибками. В модели введен источник «зашумляющей» информации, которая передается по каналу с ошибками, поэтому передача кодовых слов с использованием известного метода случайного кодирования производится по каналу без ошибок. Для асимптотических длин кодовых слов все действия корреспондентов по обработке и передаче информации в модели сведены в предлагаемый метод передачи информации. Использование метода корреспондентами в рамках модели передачи позволяет одновременно сформировать для них новый виртуальный широковещательный канал с информационной скоростью, как и в первоначальном канале с ошибками, а для нарушителя новый виртуальный широковещательный канал перехвата со скоростью меньшей информационной скорости первоначального канала перехвата. Теоретико-информационные условия ухудшения канала перехвата доказывается в утверждении. Практическая значимость полученных результатов заключается в возможности использования последних для оценки информационной эффективности открытого сетевого формирования ключей в предложенной модели передачи информации, а также в развитии известных научных достижений открытого ключевого согласования. Предлагаемая модель передачи может быть полезной для проведения исследований систем управления ключами и защиты информации, передаваемой по открытым каналам. Дальнейшие исследования связаны с теоретико-информационной оценкой сетевой ключевой пропускной способности, представляющей собой потенциальную теоретико-информационную скорость формирования сетевого ключа.
В интернете «фейковые новости» - это распространенное явление, которое часто беспокоит общество, поскольку содержит заведомо ложную информацию. Проблема активно исследовалась с использованием обучения с учителем для автоматического обнаружения фейковых новостей. Хотя точность растет, она по-прежнему ограничивается идентификацией ложной информации через каналы на социальных платформах. Это исследование направлено на повышение надежности обнаружения фейковых новостей на платформах социальных сетей путем изучения новостей с неизвестных доменов. Особенно трудно обнаружить и предотвратить распространение информации в социальных сетях во Вьетнаме, потому что все имеют равные права на использование интернета для разных целей. Эти люди имеют доступ к нескольким платформам социальных сетей. Любой пользователь может публиковать или распространять новости через онлайн-платформы. Эти платформы не пытаются проверять пользователей, их местоположение или содержимое их новостей. В результате некоторые пользователи пытаются распространять через эти платформы фейковые новости для пропаганды против отдельного лица, общества, организации или политической партии. Мы предложили проанализировать и разработать модель распознавания фейковых новостей с использованием глубокого обучения (называемого AAFNDL). Метод выполнения работы: 1) во-первых, анализируем существующие методы, такие как представление двунаправленного кодировщика от преобразователя (BERT); 2) приступаем к построению модели для оценки; 3) подходим к применению некоторых современных методов к модели, таких как метод глубокого обучения, метод классификатора и т.д., для классификации ложной информации. Эксперименты показывают, что наш метод может улучшить результаты на 8,72% по сравнению с другими методами.
Статья посвящена разработке модельно-алгоритмического обеспечения и программных средств для автоматизации процессов интеграции данных дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ) и других разнородных информационных ресурсов при решении задач мониторинга и проактивного управления развитием территорий. Отличительной особенностью постановки задачи является включение в состав интегрируемых ресурсов средств моделирования состояния природно-технических объектов, расположенных на анализируемой территории. Основу разработки составляет обоснование технологии интеграции разнородных информационных ресурсов, включающей алгоритм выбора типа архитектуры создаваемого комплекса средств автоматизации, способ описания информационного процесса интеграции данных и их совместной обработки, алгоритм определения наилучшей конфигурации информационных ресурсов при решении тематических задач, а также совокупность программно-технологических решений по интеграции данных ДЗЗ с другими необходимыми данными и их совместному использованию при моделировании. В результате исследований и применения разработанных алгоритмов установлено, что наиболее предпочтительным типом архитектуры систем интеграции разнородных информационных ресурсов является сервис-ориентированная архитектура. Для описания информационного процесса интеграции предложено использование нотации Business Process Model and Notation. Ключевым компонентом разработки в части программно-технологических решений по интеграции разнородных данных является предложенная схема взаимодействия с поставщиками и потребителями данных на основе создания слоя абстракции данных. Применение предложенного решения позволяет привести разнородные данные к единому универсальному формату для последующей совместной обработки на средствах моделирования. Проведенная апробация на конкретных тематических задачах мониторинга и управления развитием территорий показала реализуемость предложенной технологии интеграции и разработанных программно-технологических средств, а также достижение существенного выигрыша в оперативности решения тематических задач.
Рассматривается модель олигополии с произвольным числом рациональных агентов, рефлексирующих по Курно или Штакельбергу, в условиях неполной информации для классического случая линейных функций издержек и спроса. Исследуется проблема достижения равновесия на основе математического моделирования процессов принятия агентами решений. Работы в этом направлении являются актуальными ввиду значимости понимания процессов, происходящих на реальных рынках, и сближения с ними теоретических моделей. В рамках динамической модели рефлексивного коллективного поведения каждый агент в каждый момент времени корректирует свой объем выпуска, делая шаг в направлении выпуска, максимизирующего его прибыль при ожидаемом выборе конкурентов. Допустимая величина шага задается диапазоном. В данной статье ставится и решается задача поиска диапазонов допустимых шагов агентов, которые формулируются как условия, гарантирующие сходимость динамики к равновесию. Новизну исследования определяет использование в качестве критерия сходимости динамики нормы матрицы перехода погрешностей от t -го к ( t +1)-му моменту времени. Показано, что динамика сходится, если норма меньше единицы, начиная с некоторого момента времени, и невыполнение этого критерия особенно проявляет себя при разнонаправленном выборе, когда одни агенты выбирают «большие» шаги движения к своим текущим целям, другие, наоборот, – «малые» шаги. Невыполнение критерия также усиливается с ростом рынка. Установлены общие условия на диапазоны сходимости динамики для произвольного числа агентов и предложен метод построения максимальных таких диапазонов, что также составляет новизну исследования. Представлены результаты решения указанных задач для частных случаев олигополии, которые являются наиболее широко распространенными на практике.
Алгоритмы обучения ансамблей, такие как bagging, часто генерируют неоправданно большие композиции, которые, помимо потребления вычислительных ресурсов, могут ухудшить обобщающую способность. Обрезка (pruning) потенциально может уменьшить размер ансамбля и повысить точность; однако большинство исследований сегодня сосредоточены на использовании этого подхода при решении задачи классификации, а не регрессии. Это связано с тем, что в общем случае обрезка ансамблей основывается на двух метриках: разнообразии и точности. Многие метрики разнообразия разработаны для задач, связанных с конечным набором классов, определяемых дискретными метками. Поэтому большинство работ по обрезке ансамблей сосредоточено на таких проблемах: классификация, кластеризация и выбор оптимального подмножества признаков. Для проблемы регрессии гораздо сложнее ввести метрику разнообразия. Фактически, единственной известной на сегодняшний день такой метрикой является корреляционная матрица, построенная на предсказаниях регрессоров. Данное исследование направлено на устранение этого пробела. Предложено условие, позволяющее проверить, включает ли регрессионный ансамбль избыточные модели, т. е. модели, удаление которых улучшает производительность. На базе этого условия предложен новый алгоритм обрезки, который основан на декомпозиции ошибки ансамбля регрессоров на сумму индивидуальных ошибок регрессоров и их рассогласованность. Предложенный метод сравнивается с двумя подходами, которые напрямую минимизируют ошибку путем последовательного включения и исключения регрессоров, а также с алгоритмом упорядоченного агрегирования (Ordered Aggregation). Эксперименты подтверждают, что предложенный метод позволяет уменьшить размер ансамбля регрессоров с одновременным улучшением его производительности и превосходит все сравниваемые методы.
Эффективность экономики обусловлена оперативностью пресечения незаконного поведения хозяйствующих субъектов. В условиях ускорения деловой активности важной частью данного условия становится выявление рыночных сговоров на основе статистики электронных следов. В статье представлено решение этой задачи на основе кванто-теоретического подхода к моделированию принятия решений. А именно, когнитивные состояния субъектов представляются комплекснозначными векторами в пространстве, образованном базисными поведенческими альтернативами, тогда как вероятности принятия решений определяются проекциями этих состояний на соответствующие направления. Согласованность многостороннего поведения при этом соответствует запутанности порождающего когнитивного состояния, степень которой измеряется стандартными квантово-теоретическими метриками. Высокое значение метрики свидетельствует о вероятном наличии сговора между рассматриваемыми субъектами. Полученный таким образом метод выявления поведенческой координации апробирован на открытых данных об участии юридических лиц в государственных закупках за период с 2015 по 2020 годы, доступных на федеральном портале https://zakupki.gov.ru. Для использованной выборки построены квантовые модели примерно 80 тысяч уникальных пар и 10 миллионов уникальных троек ИНН. Достоверность выявления сговоров определялась сравнением подозреваемых с открытыми данными Федеральной антимонопольной службы https://br.fas.gov.ru. Согласно полученным функциям ошибок, половина известных парных сговоров выявляется с достоверностью более 50%, что сравнимо с методами выявления на основе классической корреляции и классической взаимной информации. В трёхстороннем случае, напротив, квантовая модель оказывается практически безальтернативной в силу ограниченности классических метрик двусторонней корреляцией. Половина таких сговоров выявляется с достоверностью 40%. Полученные результаты свидетельствуют об эффективности квантово-вероятностного подхода к моделированию многостороннего экономического поведения. Разработанные метрики могут быть использованы в качестве информативных признаков для аналитических систем и алгоритмов машинного обучения подобной направленности.
Повышение плотности записи в современных чипах NAND флеш-памяти, достигаемое как за счет уменьшающегося физического размера ячейки, так и благодаря возрастающему количеству используемых состояний ячейки, сопровождается снижением надежности хранения данных – вероятности ошибки, выносливости (числа циклов перезаписи) и времени хранения. Стандартным решением, позволяющим повысить надежность хранения данных в многоуровневой флеш-памяти, является введение помехоустойчивого кодирования. Эффективность введения помехоустойчивого кодирования в существенной степени определяется адекватностью модели, формализующей основные процессы, связанные с записью и чтением данных. В работе приводится описание основных искажений, сопровождающих процесс записи/считывания в NAND флеш-памяти, и явный вид плотностей распределения результирующего шума. В качестве аппроксимации полученных плотностей распределения результирующего шума рассматривается модель на основе композиции гауссова распределения и распределения Лапласа, достаточно адекватно отражающая плотности распределения результирующего шума при большом числе циклов перезаписи. Для этой модели проводится анализ помехоустойчивости каскадных кодовых конструкций с внешним кодом Рида-Соломона и внутренним многоуровневым кодом, состоящим из двоичных компонентных кодов. Выполненный анализ позволяет получить обменные соотношения между вероятностью ошибки, плотностью записи и числом циклов перезаписи. Полученные обменные соотношения показывают, что предложенные конструкции позволяют за счет очень незначительного снижения плотности записи обеспечить увеличение граничного значения числа циклов перезаписи (определяемого производителем) в 2–2.5 раза при сохранении требуемого значения вероятности ошибки на бит.
Снижение эффективности грузопассажирских перевозок в условиях городской инфраструктуры определяется ростом числа автомобилей, опережающим развитие сети дорог. Моделирование неравномерности потоков во времени (час пик) выявило ключевое значение интервала движения транспортных средств как фактора борьбы с эффектом аккумуляции при снижении средней скорости в условиях загруженности дорог. Снижение эффективного времени реакции водителя, определяющего предельную дистанцию между транспортными средствами, требует минимизации влияния человеческого фактора. Для автоматизации процесса (реализации беспилотного управления транспортом) необходимо обеспечить эффективный обмен навигационной и маршрутной информацией между участниками движения. Совокупности требований к системе информационного обмена лучше всего отвечает коммуникационно-навигационная система (КНС) на базе принципов широковещательной радиосвязи. Ее применение позволяет одновременно повысить и безопасность, и эффективность дорожного движения. Рост безопасности обеспечивается за счет повышения предсказуемости действий соседних участников движения. Для увеличения эффективности в зоне высокой плотности потоков формируются Центры управления транспортом (ЦУТ). Распределенные сети приемо-передающих станций ЦУТ образуют локальную систему позиционирования на принципах трилатерации. Алгоритмы верификации корректности работы бортовых навигационных средств и автоматического разрешения коммуникационных конфликтов обеспечивают высокую надежность функционирования КНС. Отказ от принципов абонентской радиосвязи обеспечивает ее работоспособность даже в условиях очень высокой плотности ТС (несколько тысяч на квадратный километр). В сочетании с передовыми технологиями организации дорожного движения (реализации решетки транспортных магистралей и режима «тотальной зеленой волны») КНС и ЦУТ способны обеспечить среднюю скорость в городских условиях более 45 км/ч. Совокупная экономия затрат на последнюю милю доставки в результате их внедрения оценивается на уровне единиц процентов ВВП даже без учета социальных и экологических эффектов только за счет снижения аварийности и сокращения числа пробок.
В статье представлен аналитический обзор исследований в области аффективных вычислений. Это направление является составляющей искусственного интеллекта, и изучает методы, алгоритмы и системы для анализа аффективных состояний человека при его взаимодействии с другими людьми, компьютерными системами или роботами. В области интеллектуального анализа данных под аффектом подразумевается проявление психологических реакций на возбуждаемое событие, которое может протекать как в краткосрочном, так и в долгосрочном периоде, а также иметь различную интенсивность переживаний. Аффекты в рассматриваемой области разделены на 4 вида: аффективные эмоции, базовые эмоции, настроение и аффективные расстройства. Проявление аффективных состояний отражается в вербальных данных и невербальных характеристиках поведения: акустических и лингвистических характеристиках речи, мимике, жестах и позах человека. В обзоре приводится сравнительный анализ существующего информационного обеспечения для автоматического распознавания аффективных состояний человека на примере эмоций, сентимента, агрессии и депрессии. Немногочисленные русскоязычные аффективные базы данных пока существенно уступают по объему и качеству электронным ресурсам на других мировых языках, что обуславливает необходимость рассмотрения широкого спектра дополнительных подходов, методов и алгоритмов, применяемых в условиях ограниченного объема обучающих и тестовых данных, и ставит задачу разработки новых подходов к аугментации данных, переносу обучения моделей и адаптации иноязычных ресурсов. В статье приводится описание методов анализа одномодальной визуальной, акустической и лингвистической информации, а также многомодальных подходов к распознаванию аффективных состояний. Многомодальный подход к автоматическому анализу аффективных состояний позволяет повысить точность распознавания рассматриваемых явлений относительно одномодальных решений. В обзоре отмечена тенденция современных исследований, заключающаяся в том, что нейросетевые методы постепенно вытесняют классические детерминированные методы благодаря лучшему качеству распознавания состояний и оперативной обработке большого объема данных. В статье рассматриваются методы анализа аффективных состояний. Преимуществом использования многозадачных иерархических подходов является возможность извлекать новые типы знаний, в том числе о влиянии, корреляции и взаимодействии нескольких аффективных состояний друг на друга, что потенциально влечет к улучшению качества распознавания. Приводятся потенциальные требования к разрабатываемым системам анализа аффективных состояний и основные направления дальнейших исследований.
Увеличивающийся поток фото и видеоинформации, передаваемый по каналам инфокоммуникационных систем и комплексов, стимулирует к поиску эффективных алгоритмов сжатия, позволяющих существенно снизить объем передаваемого трафика, при сохранении его качества. В общем случае, в основе алгоритмов сжатия лежат операции преобразования коррелированных значений яркостей пикселов матрицы изображения в их некоррелированные параметры, с последующим кодированием полученных коэффициентов преобразования. Поскольку основные известные декоррелирующие преобразования являются квазиоптимальными, то задача поиска преобразований, учитывающих изменения статистических характеристик сжимаемых видеоданных, все еще является актуальной. Указанные обстоятельства определили направление проведенного исследования, связанного с анализом декоррелирующих свойств формируемых вейвлет-коэффициентов, получаемых в результате кратномасштабного преобразования изображений. Основным результатом проведенного исследования явилось установления факта того, что вейвлет-коэффициенты кратномасштабного преобразования имеют структуру вложенных матриц, определенных как субматрицы. Поэтому, корреляционный анализ вейвлет-коэффициентов преобразования, целесообразно проводить раздельно для элементов каждой субматрицы на каждом уровне декомпозиции (разложения). Основным теоретическим результатом явилось доказательство того, что ядром каждого последующего уровня кратномасштабного преобразования является матрица, состоящая из вейвлет-коэффициентов предшествующего уровня декомпозиции. Именно данный факт и позволяет сделать вывод о зависимости соответствующих элементов соседних уровней. Кроме того, установлено, что между вейвлет-коэффициентами внутри локальной области изображения размером 8×8 пикселей существует линейная зависимость. При этом максимальная корреляция элементами субматриц непосредственно определяется формой их представления, и наблюдается между соседними элементами находящимися, соответственно в строке, столбце или по диагонали, что подтверждается характером рассеивания. Полученные результаты подтверждены на проведенном анализе выборок, более чем из двухсот типовых изображений. При этом обосновано, что между низкочастотными вейвлет-коэффициентами кратномасштабного преобразования верхнего уровня разложения сохраняются примерно одинаковые зависимости равномерно по всем направлениям. Практическая значимость исследования определяется тем, что все полученные в ходе его проведения результаты подтверждают наличие характерных зависимостей между вейвлет-коэффициентами преобразования на различных уровнях разложения изображений. Данный факт указывает на возможность достижения более высоких значений коэффициентов сжатия видеоданных в процессе их кодирования. Дальнейшие исследования авторы связывают с разработкой математической модели адаптивного арифметического кодирования видеоданных и изображений, учитывающей корреляционные свойства вейвлет-коэффициентов кратномасштабного преобразования.
В данной статье предложены алгоритмы планирования и управления движением мобильного робота в двухмерной стационарной среде с препятствиями. Задача состоит в том, чтобы сократить длину запланированного пути, учесть динамические ограничения робота и получить плавную траекторию. Для учета динамических ограничений мобильного робота на карту добавляются виртуальные препятствия, перекрывающие невыполнимые участки движения. Такой способ учета динамических ограничений позволяет использовать картографические методы без увеличения их сложности. В качестве алгоритма глобального планирования используется модифицированная версия алгоритма быстрого исследования случайных деревьев (Multi parent nodes RRT – MPN-RRT). В этом алгоритме, в отличие от оригинальной версии, используется несколько родительских узлов, что уменьшает длину запланированной траектории по сравнению с исходной версией RRT с одним узлом. Кратчайший путь на построенном графе находится с помощью алгоритма оптимизации муравьиной колонии. Методами численного моделирования показано, что использование двух родительских узлов позволяет уменьшить среднюю длину пути для городской среды с низкой плотностью застройки. Для решения проблемы медленной сходимости алгоритмов, основанных на случайном поиске и сглаживании путей, алгоритм RRT дополнен алгоритмом локальной оптимизации. Алгоритм RRT ищет глобальный путь, который сглаживается и оптимизируется итеративным локальным алгоритмом. Алгоритмы управления нижнего уровня, разработанные в этой статье, автоматически уменьшают скорость робота при приближении к препятствиям или повороте. Общая эффективность разработанных алгоритмов продемонстрирована методами численного моделирования с использованием большого количества экспериментов.
Статья посвящена исследованию актуального сценария развития популяционных процессов в современных нестабильных биосистемах методами компьютерного моделирования. Биологические инвазии стали чрезвычайно распространенным явлением из-за изменений климата, целенаправленной деятельности с задачей улучшения продуктивности экосистем и случайного стечения обстоятельств. Динамика ситуаций после вселения чужеродного вида чрезвычайно разнообразна. Далеко не всегда вселенец гладко занимает экологическую нишу, как в логистических моделях. В отдельных случаях реализуется явление вспышки численности вплоть до начала разрушения видом своей новой среды. Развитие ситуации после инвазии зависит от суперпозиции биотических и абиотических факторов. На динамику численности вселенца влияет благоприятность сложившихся условий, возможность реализации репродуктивного потенциала и сопротивление биотического окружения. Противодействие развивается с запаздыванием и проявляется при достижении вселенцем значительной численности. Обоснована и разработана непрерывная модель инвазионного процесса с резким переходом в состояние депрессии численности. Стадия популяционного кризиса завершается с переходом к равновесию, так как оказываемое биотической средой сопротивление в модельном сценарии адаптивно и пороговым образом зависит от численности вида-вселенца. Применение вычислительного феноменологического описания сценария с активным, но запаздывающим противодействием среды практически целесообразно для оценки ситуаций при выработке мер искусственного противодействия нежелательному вселенцу. В модели существует режим сохранения колебаний после выхода из стадии депрессии, если эффективность подавления вселенца оказывается недостаточной.
Рассматривается олигополия с произвольным числом лидеров по Штакельбергу в условиях неполной, асимметричной информированности агентов и неадекватности предсказаний ими действий конкурентов. Исследуются модели процессов принятия агентами индивидуальных решений. Теоретической основой для построения и аналитического исследования моделей процессов являются теория рефлексивных игр и теория коллективного поведения. Они дополняют друг друга тем, что рефлексивные игры позволяют использовать процедуры коллективного поведения и результаты размышлений агентов, приводящие к равновесию Нэша. Динамический процесс принятия решений рассматривается как повторяемые статические игры на диапазоне допустимых ответов агентов на ожидаемые действия окружения с учетом в каждой игре реальных экономических ограничений и конкурентоспособности. Каждый рефлексирующий агент в каждой игре рассчитывает свое текущее положение цели и изменяет свое состояние, делая шаги в направлении текущего положения цели так, чтобы получить положительную собственную прибыль или минимизировать потери. Основным результатом работы являются достаточные условия сходимости процессов в дискретном времени для случая линейных издержек агентов и линейного спроса. Получены новые аналитические выражения для диапазонов величин текущих шагов агентов, при которых гарантируется сходимость моделей коллективного поведения к статичному равновесию Нэша. Что позволяет каждому агенту максимизировать собственную прибыль, предполагая полное (совершенное) знание среди агентов. Анализируются также процессы, когда агент выбирает свой наилучший ответ. Последние могут не давать сходящиеся траектории. Подробно обсуждается случай дуополии в сравнении с современными результатами. Приведены необходимые математические леммы, утверждения и их доказательства.
В работе представлено применение алгоритма статистического анализа данных разновременной мультиспектральной аэрофотосъемки с целью выявления участков исторического антропогенного воздействия на природную среду. Исследуемый участок расположен на окраине поселка городского типа Знаменка (Знаменский район Тамбовской области) в лесостепной зоне с типичными черноземными почвами, где во второй половине XIX – начале XX вв. были расположены пашни. Признаком для выявления следов исторического антропогенного воздействия может быть растительность, возникшая в результате вторичной сукцессии на заброшенных участках. Отличительной особенностью такой растительности от окружающей природной среды является ее тип, возраст и плотность произрастания. Таким образом, задача обнаружения границ антропогенного воздействия по мультиспектральным изображениям сводится к задаче классификации растительности. Исходными данными являлись результаты разновременной мультиспектральной съемки в зеленом (Green), красном (Red), краевом красном (RedEdge) и ближнем инфракрасном (NIR) спектральных диапазонах. На первом этапе алгоритма предполагается вычисление текстурных признаков Харалика по данным мультиспектральной съемки, на втором этапе – уменьшение количества признаков методом главных компонент, на третьем – сегментация изображений на основе полученных признаков методом k-means. Эффективность предложенного алгоритма показана при сопоставлении результатов сегментации с эталонными данными исторических картографических материалов. Полученный результат сегментации отражает не только конфигурацию участков анотропогенно-преобразованной природной среды, но и особенности зарастания заброшенной пашни, поскольку исследование разновременных мультиспектральных снимков позволяет более полно охарактеризовать и учесть динамику наращивания фитомассы в разные периоды вегетации.
Энергоемкость аккумуляторов, применяемых в качестве основного источника питания в мобильных робототехнических средствах, определяет время автономной работы робота. Для планирования выполнения группой робототехнических средств задач с точки зрения затрат времени актуально учитывать время, в течение которого заряжается аккумулятор каждого отдельного робота. При использовании беспроводной передачи энергии это время зависит от эффективности системы передачи энергии, а также от мощности передающей части системы, необходимой для пополнения энергоемкости. В настоящей работе предлагается метод оценки времени передачи энергетических ресурсов между двумя роботами с учетом данных параметров. Предлагаемый метод учитывает применение алгоритма конечного позиционирования роботов, оценку линейных смещений между роботами, включает вычисление эффективности, а также определение времени подзарядки с учетом параметров, полученных на предыдущих этапах метода. Алгоритм конечного позиционирования роботов использует алгоритмы обработки данных системы технического зрения робота для поиска реперных маркеров и определения их пространственных характеристик для обеспечения конечного позиционирования мобильных робототехнических платформ. Данные характеристики также применяются для определения линейных смещений между роботами, от которых зависит эффективность передачи энергии. Для ее определения в методе используется математическая модель энергетических характеристик системы беспроводной передачи энергии и полученные линейные смещения. На последнем этапе метода вычисляется время подзарядки аккумулятора мобильного робота с учетом данных с предыдущих этапов. Применение предложенного метода для моделирования позиционирования роботов в некотором наборе точек рабочего пространства позволит уменьшить временные затраты на зарядку аккумулятора робота при использовании беспроводной передачи энергии. В результате моделирования было определено, что передача энергетических ресурсов между роботами происходило с эффективностью в диапазоне от 58,11% до 68,22%, а также из 14 точек позиционирования были определены 3 с наименьшим временем передачи энергии.
Проблемы организации медицинской помощи в условиях пандемии COVID-19, связанные с неопределенностью и ограниченностью различных ресурсов, привели к необходимости совершенствования систем принятия решений при госпитализации пациентов. С помощью ситуационного управления можно улучшить процесс принятия решений, чтобы он лучше соответствовал текущей ситуации. При этом важным становится учет влияния психологических факторов на решения, принимаемые при госпитализации. В статье предлагается использование коалиционных игр для ситуационного управления при госпитализации больных. Игроками и участниками коалиции являются госпитали, бригады скорой помощи, пациенты и центры компьютерной томографии. Цель игры - сформировать коалицию участников, обеспечивающую максимальную выгоду по времени и стоимости госпитализации в момент принятия решения. Рассмотрены общая схема госпитализации, основные источники информации о ситуации, постановка и формализация проблемы. Проведен эксперимент, в котором проверялось формирование коалиции во время госпитализации на основе данных, полученных при анализе динамики пандемии COVID-19. В связи с малым объемом данных и отсутствием апробированных моделей развития ситуации при проведении расчета часть параметров была оценена с использованием эвристических моделей развития ситуации, основанных на анализе информации из открытых источников информации. Результат эксперимента содержит набор коалиций, обеспечивающих максимальную выгоду, при указанных ограничениях. При этом время расчета коалиционной игры позволяет использовать предложенную модель поддержки принятия решений при госпитализации в диспетчерской службе станций скорой помощи.
Рассматривается процедура корректировки траектории движения робототехнической платформы (РТП) на плоскости с целью снижения вероятности её поражения/обнаружения в поле конечного числа источников-репеллеров. Каждый из таких источников описан математической моделью некоторого фактора противодействия целостности или скрытности РТП. Указанная процедура основана, с одной стороны, на понятии характерной вероятностной функции системы источников-репеллеров, позволяющем оценивать степень влияния этих источников на движущуюся РТП. Из этого понятия вытекает используемая здесь в качестве показателя оптимизации целевой траектории вероятность её успешного прохождения. С другой стороны, эта процедура базируется на решении локальных оптимизационных задач, позволяющих корректировать отдельные участки исходной траектории с учетом нахождения в их окрестностях конкретных источниковрепеллеров с заданными параметрами. Каждый из таких источников характеризуется потенциалом, частотой воздействия, радиусом действия и параметрами спада поля. Корректировка траектории происходит итерационно и учитывает целевое значение вероятности прохождения. Основным ограничением на вариацию исходной траектории является максимально допустимое отклонение измененной траектории от исходной. Если такого ограничения нет, то задача может потерять смысл, поскольку тогда можно выделить область, охватывающую все препятствия и источники, и обойти её по периметру. Поэтому осуществляется поиск такого локального экстремума, который соответствует допустимой кривой в смысле указанного ограничения. Предлагаемая в настоящей работе итерационная процедура позволяет проводить поиск соответствующих локальных максимумов вероятности прохождения РТП в поле нескольких произвольно расположенных и ориентированных источников в некоторой окрестности исходной траектории. Вначале ставится и решается задача оптимизации траектории при условии движения в поле одного источника с областью действия в виде кругового сектора, затем полученный результат распространяется на случай нескольких аналогичных источников. Основной проблемой исследования является выбор общего вида функционала в каждой точке исходной кривой, а также его коэффициентов настройки. Показано, что выбор этих коэффициентов настройки есть адаптивная процедура, входными переменными которой являются характерные геометрические величины, описывающие текущую траекторию в поле источников. Для устранения осцилляций, возникающих вследствие локальности предлагаемой процедуры, применяются стандартные процедуры медианного сглаживания. Результаты моделирования показывают высокую эффективность предложенной процедуры для корректировки ранее спланированной траектории.
В последние годы в медицинской и научно-технической среде возрос интерес к задаче автоматического определения наличия депрессивного состояния у людей. Депрессия является одним из самых распространенных психических заболеваний, непосредственно влияющих на жизнь человека. В данном обзоре представлены и проанализированы работы за последние два года на тему определения депрессивного состояния у людей. Приведены основные понятия, относящиеся к определению депрессии, описаны как одномодальные, так и многомодальные корпусы, содержащие записи информантов с установленным диагнозом депрессии, а также записи контрольных групп, людей без депрессии. Рассмотрены как теоретические исследования, так и работы, в которых описаны автоматические системы для определения депрессивного состояния — от одномодальных до многомодальных. Часть рассмотренных систем решает задачу регрессивной классификации, предсказывая степень тяжести депрессии (отсутствие, слабая, умеренная, тяжелая), а другая часть – задачу бинарной классификации, предсказывая наличие заболевания у человека или его отсутствие. Представлена оригинальная классификация методов вычисления информативных признаков по трем коммуникативным модальностям (аудио, видео и текстовая информация). Описаны современные методы, используемые для определения депрессии в каждой из модальностей и в совокупности. Наиболее популярными методами моделирования и распознавания депрессии в рассмотренных работах являются нейронные сети. В ходе аналитического обзора выявлено, что основными признаками депрессии считаются психомоторная заторможенность, которая влияет на все коммуникативные модальности, и сильная корреляция с аффективными величинами валентности, активации и доминации, при этом наблюдается обратная корреляция между депрессией и агрессией. Выявленные корреляции подтверждают взаимосвязь аффективных расстройств с эмоциональными состояниями человека. В множестве рассмотренных работ наблюдается тенденция объединения модальностей для улучшения качества определения депрессии.
Предлагается новый быстрый метод регистрации движения глаз в режиме реального времени на основе исследования гранично-ступенчатой модели полутонового изображения оператором Лапласиан – Гауссиана и нахождения нового предложенного дескриптора накопленных разностей (идентификатора точек), который отображает меру равноудаленности каждой точки от границ некоторой относительно монотонной области (например, зрачок глаза). Работа данного дескриптора исходит из предположения о том, что зрачок в кадре является наиболее округлой монотонной областью, имеющей высокий перепад яркости на границе, пиксели области должны иметь интенсивность меньше заранее заданного порога (но при этом зрачок может не являться самой темной областью на изображении). Учитывая все вышеперечисленные характеристики зрачка, дескриптор позволяет достичь высокой точности детектирования его центра и размера в отличии от методов, основанных на пороговой сегментации изображения, опирающихся на предположение о зрачке как наиболее темной области, морфологических методов (рекурсивная морфологическая эрозия), корреляционных или методов, исследующих только граничную модель изображения (преобразование Хафа и его вариации с двумерным и трехмерным пространствами параметров, алгоритм Starburst, Swirski, RANSAC, ElSe). Исследована возможность представления задачи трекинга зрачка как задачи многомерной оптимизации и ее решение неградиентным методом Хука –Дживса, где в качестве целевой функции выступает функция, выражающая дескриптор. При этом отпадает необходимость в вычислении дескриптора каждой точки изображения (составления специальной аккумуляторной функции), что значительно ускоряет работу метода. Проведен анализ предложенных дескриптора и метода, а также разработан программный комплекс на языке Python 3 (визуализация) и C++ (ядро трекинга) в лаборатории физико-математического факультета Камчатского государственного университета им. Витуса Беринга, позволяющий иллюстрировать работу метода и осуществлять трекинг зрачка в режиме реального времени.
Рассматриваются наиболее перспективные методы классификации электроэнцефалографических сигналов при разработке неинвазивных интерфейсов мозг–компьютер и теоретических подходов для успешной классификации электроэнцефалографических паттернов. Приводится обзор работ, использующих для классификации риманову геометрию, методы глубокого обучения и различные варианты предобработки и кластеризации электроэнцефалографических сигналов, например общего пространственного фильтра. Среди прочих подходов предобработка электроэнцефалографических сигналов с применением общего пространственного фильтра часто используется как в офлайн, так и в онлайн режимах. Согласно исследованиям последних лет сочетание общего пространственного фильтра, линейного дискриминантного анализа, метода опорных векторов и нейронной сети с обратным распространением ошибки позволило достигнуть 91% точности при двухклассовой классификации с обратной связью в виде управления экзоскелетом. Исследований по использованию римановой геометрии в условиях онлайн очень мало, и на данный момент наилучшая точность при двухклассовой классификации составляет 69,3%. При этом в офлайн тестировании средний процент классификации в рассмотренных статьях для подходов с применением общего пространственного фильтра – 77,5±5,8%, сетей глубокого обучения – 81,7±4,7%, римановой геометрии – 90,2±6,6%. За счет нелинейных преобразований методы, основанные на римановой геометрии, а также на применении глубоких нейронных сетей сложной архитектуры, обеспечивают большую точность и способность к извлечению полезной информации из сигнала по сравнению с линейным преобразованием общего пространственного фильтра. Однако в условиях реального времени важна не только точность, но и минимальная временная задержка. Здесь преимущество может быть за подходами с использованием преобразования общего пространственного фильтра и римановой геометрии с временной задержкой менее 500 мс.
Разрабатывается контекстно-управляемый подход к интеллектуальной поддержке принятия решений на основе цифровых следов пользователей. Рассматриваются вопросы использования концепции жизни человека в цифровой среде при интеллектуальной поддержке принятия решений. Исследуются цели обращения к цифровым следам человека в различных проблемных областях и выявляются подходы к моделированию жизни человека в цифровой среде. Предлагается подход к интеллектуальной поддержке принятия решений, в котором цифровые следы служат источником информации для выявления предпочтений пользователей и их поведения при принятии решений. Развиваются взгляды на поддержку принятия решений на основе учета следов пользователей в цифровой среде. Результатами исследования являются спецификация требований к интеллектуальной поддержке принятия решений на основе цифровых следов пользователя, принципы, концептуальная и информационная модели такой поддержки.
Событийно-управляемые программные системы в научной литературе относят к классу систем со сложным поведением, называемых реагирующими системами (reactive systems), то есть систем, которые на одно и то же входное воздействие реагируют по-разному в зависимости от своего состояния и предыстории. Такие системы удобно описывать с помощью автоматных моделей с использованием специальных языковых средств – как графических, так и текстовых. Представлена методика автоматизированного построения систем со сложным поведением с использованием разработанного авторами языка CIAO (Cooperative Interaction of Automata Objects), который позволяет на основе неформального описания реагирующей системы формально специфицировать требуемое поведение. Описание реагирующей системы может быть задано словесно на естественном языке или иным способом, принятым в конкретной предметной области. Далее по этой спецификации на языке CIAO специальным преобразователем генерируется программная система взаимодействующих автоматов на языке программирования С++. Сгенерированная программа реализует поведение, гарантированно соответствующее заданной спецификации и исходному неформальному описанию. Для языка CIAO предусмотрена как графическая, так и текстовая нотация. Графическая нотация основана на расширенной нотации диаграмм автомата и диаграмм компонентов унифицированного языка моделирования UML, которые хорошо зарекомендовали себя в описании поведения управляемых событиями систем. Текстовый синтаксис языка CIAO описан контекстно-свободной грамматикой в регулярной форме. Автоматически генерируемый код на языке С++ допускает использование как библиотечных, так и любых внешних функций, написанных вручную. При этом доказательное соответствие формальной спецификации и сгенерированного кода сохраняется при условии соответствия внешних функций своим спецификациям. В качестве примера предложено оригинальное решение задачи Д. Кнута о реагирующей системе управления лифтом. Продемонстрирована действенность предлагаемой методики, поскольку сам автомат-преобразователь, генерирующий код на С++, представлен как реагирующая система, специфицирован на языке CIAO и реализован методом раскрутки. Проведено сравнение предлагаемой методики с другими известными формальными методами описания систем со сложным поведением.
Рассматриваются задачи выработки рекомендаций в сфере бюджетно-налоговой и торговой политики по противодействию экономическим санкциям на уровне как отдельных стран, подвергшихся таким санкциям, так и на уровне экономического союза, включающего такие страны. Исследования проведены на базе разработанной динамической многоотраслевой и многострановой вычислимой модели общего равновесия, которая описывает функционирование экономик девяти регионов планеты, включая пять стран Евразийского Экономического Союза. Исходные данные модели содержат построенные наборы согласованных матриц социальных счетов для исторического и прогнозного периодов на основе данных: базы Global Trade Analysis Project, национальных таблиц затраты-выпуск, международной торговли и данных Международного валютного фонда (включая прогнозные) по основным макроэкономическим показателям регионов. Получены результаты влияния на макроэкономические и отраслевые показатели стран Евразийского Экономического Союза и других регионов гипотетического сценария, предусматривающего введение с 2019 года дополнительных экономических санкций в отношении России со стороны некоторых регионов. Предлагается подход решения задач по противодействию политике санкций на базе теории параметрического регулирования путем постановки и решения ряда задач динамической оптимизации по определению оптимальных значений соответствующих инструментов бюджетно-налоговой и торговой политики на уровне отдельных стран Евразийского Экономического Союза и в целом. Результаты расчетов на базе модели протестированы на возможность их практического применения с помощью трех подходов, включая оценку устойчивости отображений значений экзогенных параметров откалиброванной модели в значения ее эндогенных переменных. Приведенные результаты демонстрируют для каждой страны Евразийского Экономического Союза большую эффективность применения согласованной экономической политики по противодействию санкциям, по сравнению с проведением такой политики отдельно на уровне этой страны.
К настоящему времени накоплено огромное количество данных о разнообразии организмов. Сохранить и использовать эти данные для решения научных задач помогают базы данных. В литературе описано несколько десятков баз, предназначенных для хранения данных о биоразнообразии. Каждая имеет оригинальную структуру, которая плохо согласуется со структурами других баз, что, в свою очередь, затрудняет обмен данными и формирование массивов больших данных о биоразнообразии.
Причиной сложившейся ситуации является отсутствие формальных определений универсальных компонент, из которых можно построить базу с любыми данными о разнообразии организмов. Анализ литературы и исследования авторов показывают, что универсальные компоненты есть в характеристиках любых организмов. Например, таксономическое название организма и место его поимки. Таких компонент шесть, и они отвечают на один из шести вопросов: что, где, когда, кто, откуда и куда . Первые три компоненты – что, где, когда – являются фундаментальными. Они составляют минимальную основу, которая описывает экземпляр таксона в пространственно-временных координатах. Каждой компоненте соответствует отдельная таблица базы данных. Эти таблицы связаны с таблицей данных об организме (особи) и не связаны между собой. Атрибуты связей между особью и таблицами компонент хранятся в промежуточных таблицах.
Процесс создания любой базы о разнообразии живых существ начинается с определения таблицы экземпляров организмов. Ее необходимо использовать, даже если нет явных данных об организмах. Тогда следует ввести виртуальные организмы и связать с ними остальные компоненты при помощи промежуточных таблиц. Последние состыковываются с прочими данными. Минимальные структуры всех таблиц, связи между ними и примеры построения баз данных описаны в настоящей работе.
Описывается метод упорядочения процедур разбиения состояний процедурами с двумя и тремя исходами. При этом использованы терминология и методы теории вопросников, а сама последовательность процедур разбиения определена как неоднородный вопросник с вопросами, имеющими два и три варианта ответа. Этот класс вопросников является особенным и выделен авторами в класс бинарно-тернарных и интересен тем, что это наиболее простой класс неоднородных вопросников. Кроме того, увеличение числа ответов какого-либо вопроса на практике также может дать выигрыш в параметрах вопросников, в том числе в показателе его эффективности – средней цене обхода. Отмечается, что использование бинарно-тернарных вопросников на практике позволяет уменьшить среднее время идентификации событий по вопроснику, что крайне важно в тех приложениях вопросников, в которых имеется ограничение на время идентификации событий, например в системах критического применения. Приводится метод оптимизации бинарно-тернарных вопросников, основанный на поиске наиболее предпочтительных вопросов для каждого подмножества идентифицируемых событий. Выбор предпочтительных вопросов основан на установлении отношений сравнения между ними. Описаны все возможные виды сравнимости двух вопросов с двумя ответами, двух вопросов с тремя ответами, а также вопроса с двумя ответами и вопроса с тремя ответами. Приведен пример получения математического выражения для функции, характеризующей предпочтительность вопросов друг перед другом, а также обобщенная формула выбора наиболее предпочтительного вопроса для любых неоднородных вопросников. Сформирован алгоритм метода упорядочения вопросов, который позволяет за полиномиальное время построить бинарно-тернарный вопросник с наименьшей ценой обхода. Приведен пример оптимизации бинарно-тернарного вопросника по представленному методу.
Рассматривается задача планирования движения мобильного робота в конфликтной среде, которая характеризуется наличием областей, препятствующих выполнению роботом поставленных задач. Дается обзор основных результатов планирования пути в конфликтных средах. Отдельное внимание уделяется подходам, основывающимся на функциях рисков и вероятностных методах. Рассматриваются конфликтные области, которые формируются точечными источниками, генерирующими в общем случае несимметричные поля непрерывного типа. Предлагается вероятностное описание таких полей, примерами которых являются вероятность обнаружения или поражения мобильного робота. В качестве характеристики поля вводится понятие характерной вероятности функции источника, которая позволяет оптимизировать движение робота в конфликтной среде. Показана связь характерной вероятности функции источника и функции риска, которая может быть использована для постановки и решения упрощенных оптимизационных задач. Разрабатывается алгоритм планирования пути мобильного робота, обеспечивающий заданную вероятность прохождения конфликтной среды. Получена верхняя оценка вероятности прохождения заданной среды при фиксированных граничных условиях. Предложена процедура оптимизации пути робота в конфликтной среде, которая характеризуется более высокой вычислительной эффективностью, достигаемой за счет ухода от поиска точного оптимального решения к субоптимальному. Предложенные алгоритмы реализованы в виде программного обеспечения симулятора группы наземных роботов и исследуются методами численного моделирования.
Рассматривается проблема априорного контроля потенциального вырождения непрерывных многоканальных динамических систем. Склонность системы к возможному вырождению, которое может повлечь за собой частичную или полную потерю работоспособности системы, рассматривается как системное свойство, которое необходимо контролировать на этапе проектирования системы наравне со свойствами устойчивости, надежности и инвариантности к изменяющимся условиям. Получена количественная оценка потенциального вырождения системы и организации ее структуры в совокупности с перекрестными связями и задающими воздействиями полиномиального вида. Показано, что процесс вырождения многоканальной динамической системы есть процесс уменьшения ранга ее линейного оператора. На основании этой математической концепции и строится аппарат функционалов вырождения многоканальной динамической системы, который опирается на алгебраические свойства матрицы оператора системы, называемой далее ее критериальной матрицей. Для решения поставленной задачи используется такой показатель, как функционал вырождения, который конструируется на спектре сингулярных чисел критериальной матрицы системы и в предельном случае представляет собой величину, обратную числу обусловленности критериальной матрицы системы (глобальный функционал вырождения). В отличие от существующих ранее решений в данной статье предлагается алгоритм формирования критериальной матрицы системы с использованием резольвенты матрицы ее состояния. Депараметризация линейной алгебраической задачи осуществляется посредством аддитивного разложения вектора выхода системы по производным задающего воздействия и подробно рассмотрена для случая установившегося режима работы системы. Предлагаются процедура априорного контроля потенциального вырождения многоканальной непрерывной динамической системы, а также рекомендации по возможному обеспечению требуемого значения функционала вырождения критериальной матрицы системы с использованием методов модального управления.
Предлагается разделенный на несколько модулей алгоритм для создания изображений полнотекстовых документов. Эти изображения можно использовать для обучения, тестирования и оценки моделей оптического распознавания символов (ОПР). Алгоритм является модульным, отдельные части могут быть изменены и настроены для создания желаемых изображений. Описывается метод получения фоновых изображений бумаги из уже оцифрованных документов. Для этого используется новый, основанный на вариационном автоэнкодере подход к обучению генеративной модели. Эти фоны позволяют сразу же сгенерировать такие же фоновые изображения, как те, на которых производилось обучение. Для получения правдоподобного эффекта старения в модуле печати текста используются большие текстовые блоки, типы шрифтов и вариативность изменения яркости символов. Поддерживаются несколько типов макетов страницы. Система генерирует подробную структурированную аннотацию искусственного изображения. Для сравнения реальных изображений с искусственно созданными используется программа Тессеракт ОПР. Точность распознавания приблизительно схожа, что указывает на правильность сгенерированных искусственных изображений. Более того, допущенные системой ОПР ошибки в обоих случаях очень похожи. На основе сгенерированных изображений была обучена архитектура сверточная кодер-декодер нейронная сеть полностью для семантической сегментации отдельных символов. Благодаря этой архитектуре достигнута точность распознавания 99,28% в тестовом наборе синтетических документов.
Широкое использование многомодальных интерфейсов, обусловленное многомодальностью традиционного межличностного общения, переход к полимодальному представлению информации и систем ее обработки позволили по-новому взглянуть на ряд инфокоммуникационных технологий и сервисов и предложить подход к их реализации на основе распределенных терминальных систем. Предложен подход к синтезу топологической структуры таких систем, реализуемый в два этапа: на первом определяется минимальная совокупность узлов коммуникации и их размещение на основе требований к доступности узлов коммуникации для различных категорий пользователей и глобальности распределенной терминальной системы, на втором — варианты построения узлов коммуникации и связей между ними, которые обеспечивают выполнение функций коммуникации пользователей локальных информационных пространств при обеспечении непрерываемости связи для различных категорий пользователей. Представлен модельный пример задачи синтеза распределенной терминальной системы для аудиомониторинга двух категорий пользователей (взрослые и дети) в локальном информационном пространстве (доме), голосового управления подсистемами «умного» дома. Для ее решения на каждом этапе синтеза определены исходные данные, осуществлена формальная постановка задачи синтеза, представлен алгоритм решения и получаемые результаты. Так задача первого этапа синтеза представляет собой линейную целочисленную задачу математического программирования, решенную в модельном примере симплекс-методом. Решение задачи второго этапа основано на альтернативно-графовой формализации и методе «ветвей и границ». Полученные результаты демонстрируют возможности предложенного научно-методического инструментария синтеза топологической структуры распределенных терминальных систем и перспективность его использования во вновь возникающих задачах технической реализации новых инфокоммуникационных технологий и сервисов.
Один из эффективных подходов к организации помехоустойчивого кодирования в многоуровневой флэш-памяти связан с использованием каскадных конструкций на основе многомерных целочисленных решеток, используемых для построения внутреннего кода. Характерной особенностью таких каскадных конструкций является доминирование доли сложности внешнего декодера в общей сложности каскадного декодера. Учитывая, что в практических приложениях сложность декодирования, как правило, ключевое ограничение, определяющее возможность использования помехоустойчивого кодирования для многоуровневой флэш-памяти, каскадные конструкции со сравнительно малой сложностью внешнего декодера могут оказаться привлекательным решением в рамках обменного соотношения «плотность записи — сложность декодирования». Рассмотрена каскадная схема кодирования для многоуровневой флэш-памяти, в которой в качестве внутренней ступени используются коды на основе решеток Барнса — Уолла, а в качестве внешней ступени используется код Рида — Соломона с исправлением малого числа ошибок — не более 4…5.
Анализ помехоустойчивости предложенной каскадной схемы выполнен применительно к модели, отражающей основные физические особенности ячейки флэш-памяти с неравномерно расположенными целевыми уровнями напряжения в ячейке и дисперсией шума, зависящей от записанного значения (input-dependent additive Gaussian noise, ID-AGN). Для этой модели в работе развита модификация ранее предложенного авторами подхода к оценке вероятности ошибки декодирования внутреннего кода, основанная на использовании параллельной структуры кодовой решетки внутреннего кода, что позволяет существенно понизить сложность вычислений и ускорить получение окончательного результата. Приведены численные результаты, иллюстрирующие степень снижения достижимой плотности записи при введении ограничения на число исправляемых кодом Рида — Соломона ошибок — не более 4 — для широкого диапазона значений времени хранения данных и числа циклов перезаписи.
Системы интервального регулирования движения поездов на российских железных дорогах используют электрическую рельсовую цепь в качестве канала передачи информации о показании светофора на локомотив. Кодовые сигналы в таком канале подвержены влиянию помех, что часто приводит к нарушению движения поездов.
Существенного повышения помехоустойчивости можно достичь, если формализовать прием и дешифрацию сигналов электрической цепи в виде задачи классификации изображений. Для построения классификатора кодовых сигналов электрической рельсовой цепи с применением методов машинного обучения требуется обучающая выборка. Предлагается имитационная модель электрического кодового сигнала, позволяющая синтезировать такую выборку.
Имитационная модель структурирована в соответствии с основными этапами формирования и передачи кодового сигнала в рельсовой цепи: генератор кодового сигнала, рельсовая линия, приемное оборудование локомотива.
По результатам анализа осциллограмм и схем генераторов предложен алгоритм генерации кодового сигнала в начале рельсовой цепи. На этом этапе учтены временные характеристики кодовых сигналов, определяемые спецификацией, а также их случайные отклонения, обусловленные различными факторами.
Анализ схем замещения рельсовой линии, по которой передается кодовый сигнал, показал, что она представляет собой фильтр нижних частот. Для имитации влияния рельсовой линии на кодовый сигнал предложено использовать алгоритм цифрового фильтра Баттерворта. Параметры фильтра определены на основе электрических параметров рельсовой линии. Дополнительно на этом этапе учтено влияние случайных внешних помех.
Для имитации приемного оборудования локомотива, которое содержит полосовой фильтр, также предложено использовать алгоритм цифрового фильтра Баттерворта.
Таким образом, предложенная имитационная модель представляет собой совокупность последовательных алгоритмов. Изменяемые в заданных диапазонах параметры модели позволяют синтезировать осциллограммы кодовых сигналов с учетом различных условий работы компонентов электрической рельсовой цепи.
Предложен подход для оценки качества стационарных Марковских моделей без поглощающих состояний на основе меры статистической устойчивости: формулируется описание меры и определяются ее свойства. Показано, что оценки статистической устойчивости моделей описывались разными авторами либо как методологический аспект качества модели, либо в рамках других модельных свойств. При решении практических задач имитационного моделирования, например на основе Марковских моделей, возникает выраженная проблема обеспечения размерности требуемых выборок. На основе введенных формулировок предложен конструктивный подход к решению задач оптимизации объема выборки и анализа статистической волатильности Марковской модели к возникающим аномалиям при ограничениях на точность результатов, что обеспечивает требуемую достоверность и исключение нефункциональной избыточности.
Для анализа вида переходов в матрице переходов введена мера ее дивергенции (нормированная и центрированная). Эта мера не обладает полнотой описания и используется в качестве иллюстративной характеристики моделей определенного свойства. Оценка дивергенции матриц переходов может быть полезна при исследовании моделей с высокой чувствительностью обнаружения исследуемых свойств объектов. Сформулированы ключевые этапы подхода, который связан с исследованием квазиоднородных моделей.
На примере моделирования реального технического объекта с отказами, восстановлениями и профилактикой предложены количественные оценки статистической устойчивости и статистической волатильности модели. Показана эффективность предлагаемых подходов при решении задачи анализа статистической устойчивости в задачах квалиметрического анализа квазиоднородной модели сложных систем. На основе предложенного конструктивного подхода получен оперативный инструмент принятия решений по параметрической и функциональной настройке сложных технических объектов на долгосрочную и краткосрочную перспективы.
Предложен алгоритм формирования пятеричных последовательностей Гордона — Миллса — Велча (ГМВ) с периодом N =5 4 –1=624 над конечным полем с двойным расширением GF[(5 2 ) 2 ], основанный на матричном представлении базисной М-последовательности с примитивным проверочным полиномом h мп ( x ) четвертой степени и аналогичным периодом. Показано, что проверочный полином h г ( x ) ГМВ-последовательностей может быть представлен в виде произведения нескольких неприводимых над простым полем GF(5) полиномов-сомножителей h сi ( x ) четвертой степени. Получены соотношения между корнями полинома h мп ( x ) базисной М-последовательности и корнями полиномов h с i ( x ), на основании которых может быть сформирован весь перечень ГМВ-последовательностей с периодом N =624. Показано, что для каждого из 48 примитивных полиномов четвертой степени, являющихся проверочными полиномами для базисных М-последовательностей, может быть сформировано по три ГМВ-последовательности с эквивалентной линейной сложностью (ЭЛС) l s =12, 24, 40, характеризующей структурную скрытность псевдослучайных последовательностей (ПСП). Представлено устройство формирования ГМВ-последовательности в виде совокупности регистров сдвига с линейными обратными связями, в котором умножители и сумматоры по mod5 расставляются в соответствии с коэффициентами неприводимых полиномов h сi ( x ). Начальные состояния ячеек регистров сдвига определяются путем децимации символов базисной М-последовательности по индексам децимации, равным минимальным показателям степени корней полиномов h сi ( x ). Особенностью определения начальных состояний устройств формирования пятеричных ГМВ-последовательностей по сравнению с двоичными является наличие циклических сдвигов суммируемых последовательностей на величину, кратную N /( p –1). Полученные результаты позволяют синтезировать устройства формирования полного перечня из 144 пятеричных ГМВ-последовательностей с периодом N =624 и различной ЭЛС. Применение ГМВ-последовательностей по сравнению с М-последовательностями позволяет существенно (в 3-10 раз) повысить структурную скрытность передаваемых широкополосных сигналов в системах передачи дискретной информации. Результаты исследований могут быть использованы при построении других классов псевдослучайных последовательностей, допускающих аналитическое представление в конечных полях.
Задача мониторинга параметров геомагнитного поля и его вариаций преимущественно решается сетью магнитных обсерваторий и вариационных станций, однако значимым препятствием при обработке и анализе получаемых таким образом данных наряду с их пространственной анизотропией являются пропуски (или полное отсутствие) достоверных значений и частичное несоответствие установленному формату. Неоднородность и аномальность данных исключает (существенно усложняет) возможность их автоматической интеграции и применения к ним инструментария для частотного анализа. Известные решения по интеграции разнородных геомагнитных данных базируются преимущественно на модели консолидации и лишь частично решают данную проблему. Получаемые в результате наборы данных, как правило, не соответствуют требованиям IAGA (International Association of Geomagnetism and Aeronomy — Международной ассоциации геомагнетизма и аэрономии), рекомендуемым к представлению результатов геомагнитных наблюдений. При этом пропуски во временных рядах устраняются известными средствами обработки геомагнитных данных путем исключения отсутствующих или аномальных значений из конечной выборки, что, очевидно, может привести как к потере актуальной информации о ходе изменения параметров геомагнитного поля и его вариаций, нарушению шага дискретизации, так и к неоднородности временного ряда. Предлагается подход к созданию единого пространства геомагнитных данных, основанный на комбинировании моделей консолидации и федерализации, включающий предварительную обработку исходных временных рядов с опционально доступной процедурой их восстановления и верификации, ориентированный на применение технологий облачных вычислений и иерархического формата с целью повышения вычислительной скорости обработки больших объемов данных и, как следствие, обеспечивающий получение пользователями более качественных и однородных данных.
Распознавание эмоций в речи стало одним из важных направлений в области аффективных вычислений. Это комплексная задача, трудности которой во многом определяются необходимостью выбора признаков и их оптимального представления. Оптимальное представление признаков должно отражать глобальные характеристики, а также локальную структуру сигнала, поскольку эмоции естественным образом длятся во времени. Подобное представление возможно моделировать с помощью рекуррентных нейронных сетей (РНС – RNN), которые активно используются для различных задач распознавания, предполагающих работу с последовательностями. Предлагается смешанный подход к представлению признаков, который объединяет традиционные статистические признаки с последовательностью значений, полученных на выходе РНС с длинной кратковременной памятью (ДКП – LSTM) и хорошо моделирующих временную структуру сигнала. Таким образом, удается получить одновременное представление как кратковременных, так и долгосрочных характеристик, позволяющих использовать преимущества обоих подходов к моделированию признаков речевого сигнала. Для экспериментальной проверки предложенного метода была произведена оценка его эффективности на трех различных базах данных эмоционально окрашенной речи, находящихся в свободном доступе: RUSLANA (русская речь), BUEMODB (турецкая речь) и EMODB (немецкая речь). В сравнении с традиционным подходом результаты наших экспериментов показывают абсолютный прирост в точности распознавания эмоций в 2.3% и 2.8% для двух из вышеупомянутых корпусов, в то время как для третьего корпуса предложенный метод не уступает базовой системе. Следовательно, данный подход можно признать эффективным для моделирования эмоциональной окраски речевых высказываний при условии достаточного количества обучающих данных.
Одной из наиболее актуальных задач, связанных с защитой облачных вычислений, является анализ криптостойкости гомоморфных шифров. Данная статья посвящена изучению вопроса о защищенности двух недавно предложенных гомоморфных криптосистем, которые, в связи с их высокой вычислительной эффективностью, могут быть использованы для шифрования данных на облачных серверах. Обе криптосистемы основаны на системах остаточных классов, что позволяет рассмотреть их с единых позиций. Именно использование систем остаточных классов делает применение этих криптосистем в реальных приложениях заманчивым с точки зрения эффективности по сравнению с другими гомоморфными шифрами, так как появляется возможность легко распараллелить вычисления. Однако их криптостойкость не была в достаточной мере изучена в литературе и нуждается в анализе.
Отметим, что ранее предшественниками была рассмотрена криптосистема похожая на один из шифров, криптостойкость которого исследуется. Была предложена идея адаптивной атаки по выбранным открытым текстам на эту конструкцию и дана оценка необходимого для раскрытия ключа количества пар <<открытый текст, шифртекст>>. Здесь проводится анализ этой атаки и показываем, что иногда она может работать некорректно. Также описывается более общий алгоритм атаки с известными открытыми текстами. Приводятся теоретические оценки вероятности успешного раскрытия секретного ключа с его помощью и практические оценки этой вероятности, полученные в ходе вычислительного эксперимента.
Защищенность второй криптосистемы не была исследована ранее в литературе. Изучена её стойкость к атаке с известными открытыми текстами. Проанализирована зависимость необходимого для взлома количества пар <<открытый текст, шифртекст>> от параметров криптосистемы и даны рекомендации, которые могут помочь улучшить криптостойкость.
Итог проведенного анализа заключается в том, что обе криптосистемы являются уязвимыми к атаке с известными открытыми текстами. Поэтому использовать их для шифрования конфиденциальных данных может быть небезопасно.
Основным алгоритмом, используемым в предложенных атаках на криптосистемы, является алгоритм поиска наибольшего общего делителя. Как следствие, время, необходимое для реализации атак, является полиномиальным от размера входных данных.
Сети Интернета вещей в настоящее время находят свое применение во многих областях жизни людей. Краеугольным камнем в вопросе возможности дальнейшего распространения и использования таких сетей является аспект обеспечения их безопасности. Однако особенности сетей данного вида таковы, что использование в них традиционных средств и систем компьютерной защиты затруднено или невозможно. Одной из таких особенностей является необходимость в режиме реального времени и с минимальными вычислительными затратами анализировать очень большие объемы данных, разнородных по своей природе. С учетом особенностей вычислительных мощностей сети Интернета вещей предлагается архитектура системы параллельной обработки больших данных, основанная на использовании технологии обработки потоков данных Complex Event Processing и платформы параллельных вычислений Hadoop. Рассматриваются вопросы, непосредственно связанные с архитектурой системы, а также с реализацией следующих ее основных компонентов: сбора данных, хранения данных, нормализации и анализа данных и визуализации данных. Взаимосвязь между компонентами обеспечивается с помощью распределенной файловой системы Hadoop, которая является основой для построения распределенного хранилища данных. Компонент сбора данных организует распределенный прием данных и их хранение в компоненте хранилища данных. Компонент нормализации и анализа данных преобразует их к единому формату и обрабатывает с помощью правил корреляции. Компонент визуализации данных представляет данные в графическом виде, более удобном для дальнейшего восприятия оператором. Обсуждаются результаты экспериментальной оценки производительности системы, подтверждающие вывод о ее высокой эффективности.
Естественность — один из важнейших аспектов синтезированной речи. Современ-ные параметрические синтезаторы речи требуют обучения на большом количестве аннотированных речевых данных, чтобы иметь возможность передавать просоди-ческие элементы, такие как тоническое ударение и фразовый граничный тон. Наиболее часто используемый инструментарий для просодической аннотации речи в американском английском языке — Индексы Тонов и Просодических швов — ToBI, которые также были адаптированы для использования на других языках. В настоящей статье представлены некоторые недостатки ToBI в синтезе речи на аме-риканском английском языке, которые связаны с отсутствием тегов, специально предназначенных для обозначения различий в уровне просодии (акцента), связан-ной с конкретной частью предложения. В данном исследовании предлагается вве-дение набора тегов, предназначенных для точного моделирования степени просо-дии, а именно определенная составляющая предложения может быть особо под-черкнута, если она является намеченным фокусом высказывания или ее роль пре-уменьшена, как это обычно бывает с фразами, сообщающими о прямой речи или комментариями.
С помощью нескольких аудирований было продемонстрировано, что изучение просодической модели на основе данных имеет определенные преимущества пе-ред подходами, пытающимися использовать существующие теги ToBI для переда-чи степени акцента в синтезированной речи: речь, синтезированная нейронной сетью, обученной на данных с тегами уровня просодии, представляется более естественной, и слушатели могут с большим успехом отыскать просодическую составляющую предложения.
Предложен динамический метод поиска антропогенных объектов в толще морского дна с использованием группы автономных необитаемых подводных аппаратов. В отличие от статического метода, при котором все аппараты с геофонами на борту одновременно заглубляются и прикрепляются ко дну, а после окончания сеанса поиска одновременно всплывают, предложенный метод обеспечивает непрерывность ведения поиска за счет динамического поведения группы аппаратов. В то время как основная часть аппаратов с геофонами занята прослушиванием отраженного сигнала, другая часть аппаратов перемещается далее по своему маршруту. Таким образом достигается непрерывность ведения сейсморазведки в заданном районе и существенное сокращение времени на ее проведение. Предложенный метод представляет собой дальнейшее развитие методов поиска антропогенных объектов на морском дне с использованием необитаемых аппаратов. Приведен алгоритм согласованного поведения аппаратов с геофонами на борту и подводного аппарата, перемещающего излучатель. Определено взаимное положения группы и излучателя, обеспечивающее наиболее эффективное ведение сейсморазведки антропогенных объектов. Определен показатель эффективности — всеазимуталность прихода отраженных от толщи морского дна сигналов, и приведен алгоритм его вычисления. Указан порядок решения задачи определения параметров метода поиска. Определено необходимое количество аппаратов в группе с учетом параметров движения аппаратов и излучателя. Описана математическая модель функционирования системы «излучатель — геофоны». Проведены численные эксперименты по определению оптимальных параметров ведения сейсморазведки антропогенных объектов. Результаты моделирования позволили оценить выигрыш от использования предло-женного метода, определить его оптимальные параметры и разработать рекомендации по его использованию для поиска антропогенных объектов на дне Мирового океана.
Своевременность и адекватность реагирования на инциденты компьютерной безопасности, а также потери организаций от компьютерных атак, зависят от точности определения ситуации при мониторинге кибербезопасности. Статья посвящена совершенствованию моделей атак в виде графов для задач мониторинга кибербезопасности. Рассматривается ряд актуальных проблем, связанных с использованием графов атак, и способов их решения, в том числе оперирование неточностями при определении пред- и постусловий выполнения атакующих действий, обработка циклов при использовании байесовского вывода для анализа графа атак, отображение инцидентов на графе атак, а также автоматический выбор защитных мер в случае высокого уровня риска. Представлен реализованный ранее и модифицированный с учетом предложенных изменений программный прототип компонента системы мониторинга кибербезопасности и результаты экспериментов. Влияние изменений на результаты мониторинга кибербезопасности показано на примере оценки защищенности фрагмента компьютерной сети.
На данный момент применение основанного на явлениях в природе алгоритма балансировки нагрузки задач на виртуальных машинах представляет большой исследовательский интерес. Для балансировки нагрузки с максимальной пропускной способностью была введена балансировка нагрузки на основе поведения медоносных пчел в колонии — Honey Bee Behavior Based Load Balancing (HBB-LB). Этот подход также устанавливает приоритеты выполнения задач на виртуальной машине с целью минимизации времени ожидания задач. Однако он рассматривает только один параметр — нагрузку виртуальных машин, что может оказаться недостаточно эффективным для балансировки. В работе предлагается улучшенный подход к балансировке нагрузки на основе пчелиного поведения, в котором дополнительно учитываются такие параметры качества обслуживания (QoS) виртуальных машин, как время отклика службы, доступность, надежность, стоимость и пропускная способность для улучшения балансировки нагрузки. Время отклика является критически важным для определения мгновенной активности виртуальной машины, доступность определяет доступный ресурс и состояние виртуальной машины (пассивное или активное), а надежность определяет уровень доверия к виртуальной машине. Затраты на использование виртуальной машины и пропускная способность виртуальных машин также необходимы для определения их эффективности. Однако включение нескольких параметров качества обслуживания приводит к многоцелевой оптимизации. По мере вычисления нескольких параметров фаззификация значений качества обслуживания выполнялась с помощью генерируемых нечетких правил, и была устранена проблема многоцелевой оптимизации. Эксперименты проводились с точки зрения времени разрешения задач, времени отклика, степени дисбаланса и количества перенесенных задач, а результаты показывают, что балансировка нагрузки на основе пчелиного поведения обеспечивает лучший уровень производительности.
Обсуждается проблема взаимной реконструкции изображений лиц в соответствующих друг другу парах. Эта проблема была поставлена в предыдущей статье авторов, а предложенные в ней решения обсуждались с приложением к задачам гетерогенного распознавания изображений лиц (Heterogeneous Face Recognition) и кросс-модального мультимедийного поиска (Cross-Modal Multimedia Retrieval). Эти решения основаны на одномерных и двумерных методах анализа главных компонент для двух исходных наборов изображений лиц и проекции их в независимые собственные подпространства, вычислении матриц взаимной трансформации между этими подпространствами и взаимной реконструкции изображений лиц на основе одномерного и двумерного преобразований Карунена — Лоэва.
В настоящей статье предлагаются новые подходы и решения, основанные исключительно на двумерных методах проекции в собственные подпространства и двух вариантах моделей регрессии — множественной линейной регрессии и регрессии частичных наименьших квадратов.
Приведены результаты экспериментов по взаимной реконструкции изображений лиц в парах скетч/фотографии, в парах лиц с возрастными изменениями, а также в парах изображений лиц в формах 2D/3D. Для проведения экспериментов выбраны два варианта реализации предложенного подхода. Первый из них основан на двумерном анализе главных компонент и регрессии частичных наименьших квадратов, второй — на двумерном методе частичных наименьших квадратов и множественной линейной регрессии. Оба варианта показали приемлемые для практики результаты при решении задачи взаимной реконструкции изображений лиц. Кроме того, рассмотрен способ повышения качества реконструируемых изображений лиц при работе со смешанными базами. Он заключается в классификации на основе двумерного линейного дискриминантного анализа и построении регрессионной зависимости в рамках каждого класса.
Показано также, что в общем случае взаимная реконструкция изображений лиц достижима и в условиях, когда исходные изображения не входили в состав обучающих наборов изображений лиц.
В этой статье представлена всеобъемлющая архитектура эмоционального и аффективного процесса, происходящего в виртуальном агенте. Соединяя визуальные, аудио- и текстовые эмоции пользователей как аффективные источники в системе, виртуальный агент может оценивать настроение клиентов. С целью имитации воздействия гормонов человека в виртуальном агенте в предлагаемой системе используется искусственная эндокринная система (ИЭС) для выявления настроения и биологических потребностей посредством контроля уровня концентрации воздействующих гормонов. Аффективный процессор агента задействует модули ИЭС, параметров личности и настроения для управления внутренним состоянием. Интеллектуальный виртуальный агент взаимодействует с клиентами в соответствии со своими аффективными состояниями.
Предлагаемая система представляет собой полную платформу для захвата каналов эмоций в сети с целью анализа и обработки их в аффективном движке для определения эмоциональной окраски ответа.
Уже в течение более чем четверти века технология многоагентных систем рассматривается как одна из наиболее перспективных технологий концептуализации и программной реализации сложных распределенных систем. Однако в практике происходит совсем иное: индустрия практически не использует эту технологию, и это несмотря на то, что на практике появляются все новые и новые классы приложений, для которых эта технология представляется чуть ли ни единственно возможной технологией разработки. В статье анализируются недавние прогнозы и реальные достижения в части практического применения многоагентных систем на промышленном уровне. Выявляются проблемы, которые в настоящее время препятствуют широкому промышленному внедрению многоагентных систем и технологий, а также пути их преодоления. Анализируются классы приложений, в реализации которых многоагентные технологии имеют неоспоримые преимущества и оцениваются перспективы развития этих технологий до уровня индустриального применения.
Современные средства обработки потока видеоданных для цветового кодирования используют принцип постоянной яркости, предложенный при разработке аналоговой системы цветного телевидения NTSC. Этот принцип, как и его реализации, не свободен от недостатков: потеря информации о четкости кодируемых цветных изображений, ухудшение различимости ахроматических деталей по мере увеличения насыщенности цветов и другие. Кроме того, применение прореживания цветоразностных компонентов (4:2:2, 4:2:0, 4:1:1) в цифровых системах обработки видеоданных также искажает декодируемое видеоизображение.
Для кодирования цветовой видеоинформации существует альтернативный подход — применение принципа постоянной цветовой яркости. В работе представлен сравнительный анализ принципов постоянной яркости и постоянной цветовой яркости. Показано, что при использовании принципа постоянной цветовой яркости можно получить выигрыш более 6 дБ.
В работе предлагаются вещественная и целочисленные реализации принципа постоянной цветовой яркости. Выполнен сравнительный анализ разработанных реализаций и целочисленной реализации принципа постоянной яркости, показавший преимущество использования принципа постоянной цветовой яркости для некоторых современных процессоров.
Повышения качества декодируемых изображений в цифровых системах кодирования видеоинформации можно достичь, применив принцип постоянной цветовой яркости.
Крупногабаритные трансформируемые конструкции космического базирования доставляются на орбиту в сложенном состоянии, в следствии чего встает задача их надежного раскрытия. В данной статье предлагается использовать в качестве исполнительного органа привод в виде электрической машины. Применение данного вида актюатора позволит управлять процессом раскрытия.
В качестве крупногабаритной трансформируемой конструкции рассматривается рефлектор космического базирования. В настоящее время перевод аппаратов из сложенного состояния в рабочее осуществляется поэтапно. В работе рассмотрено совместное выполнение двух этапов: разворот корневого звена спицы и выдвижение промежуточного звена. Разработаны математические модели для вращательного и поступательного видов движений, учитывающие такие параметры как изгиб и сжатие спицы. Проведено моделирование и проанализированы результаты различных вариантов совместного раскрытия элементов рефлектора: использование двигателя на каждую из компонент движения и использование центробежной силы для выдвижения спицы.
Рассмотрено применение алгоритма коррекции параметров структуры управления. Одним из важных достоинств алгоритма является возможность построения управления в режиме реального времени. Его можно использовать для вычисления опорного управления в алгоритмах, основанных на принципе двухканальности.
При решении задач, связанных с анализом и синтезом сетей связи по показателям устойчивости, особое место занимают вопросы описания структур сетей связи с позиции теории графов. При этом традиционным является подход, подразумевающий формальное представление телекоммуникационной сети как неориентированного графа. В данной работе рассматриваются возможные варианты представления графов не в форме их диаграмм (рисунков в двумерной плоскости), а на основе различного набора чисел, либо же вообще одного числа. Подобное описание в ряде случаев позволяет существенно упростить процедуры, связанные с вычислением показателей не только устойчивости исходной сети, но иногда и других показателей качества. При этом появляется возможность алгоритмического решения задач синтеза структур телекоммуникационных сетей, а не только переборными визуальными методами. Приведены примеры расчетов характеристик структур сетей связи для простейших вариантов. Кроме того, в работе не только описан аналитический аппарат формирования числовых описаний структур сетей, но и представлены соотношения, выполняющие трансформацию подобных описаний друг в друга.
Предложен алгоритм формирования системы эффективных классификационных характеристик, основанный на концепции усеченного перебора и использовании информации об индивидуальных показателях классификации при выборе гранул. Его вычислительная эффективность обеспечивается применением операций простого сравнения результатов классификации отдельных классов при выборе наиболее информативной гранулы на очередной итерации и использованием технологии параллельных вычислений на графических процессорах.
Рассмотрены известные методы усеченного перебора для формирования систем эффективных классификационных характеристик. Обсуждаются результаты поиска информативных признаков на примере решения задачи классификации облачности на основе применения вероятностной нейронной сети и информации о текстуре спутниковых снимков MODIS. Представлено описание используемого классификатора и статистического подхода к описанию текстуры изображений.
Определены наиболее эффективные классификационные характеристики облачности путем сравнения комбинаций текстурных признаков, полученных с помощью методов усеченного перебора. Показаны результаты исследования динамики изменения оценки правильно проклассифицированных облаков при выполнении различных алгоритмов поиска информативных признаков. Установлено, что разработанный в данной работе метод позволяет уменьшить разброс значений вероятности правильной классификации отдельных классов.
Электрогастроэнтерография — перспективный метод обследования сократительной активности органов пищеварительной системы, основанный на съеме и последующей обработке биоэлектрических сигналов. Прогресс в развитии электрофизиологических методов диагностики в последние годы во многом обеспечен возможностью компьютерной обработки измерительных сигналов. Данная статья посвящена вопросам организации измерений в электрогастроэнтерографии. Дано введение в предметную область, проанализирован информационный состав измерительных сигналов электрогастроэнтерографии, приведены диагностические показатели, получаемые в результате спектрального анализа сигналов, рассмотрены задачи автоматизации диагностики.
Предложен новый метод выбора частоты отсчетов гастроэнтерограмм, учитывающий фактор конечной длительности измерительных сеансов и спектральных свойств сигнала. В предлагаемом методе применяется разложение сигнала в виде конечной суммы финитных кардинальных В-сплайнов целых степеней. Проведен вычислительный эксперимент для определения точности восстановления сигнала при используемых в электрогастроэнтерографии параметрах измерительного сеанса.
Статья является продолжением описания исследований, посвященных анализу методов корреляции событий безопасности в системах управления информацией и событиями безопасности (SIEM-системах). В данной части рассматриваются методы непосредственной корреляции событий безопасности, применяемых на этапах, описанных в предыдущей статье. Приводится классификация рассматриваемых методов корреляции и результаты анализа их достоинств и недостатков, а также оценивается эффективность их применения на различных этапах процесса корреляции.
Предложен математический метод, основанный на использовании комплексных статусных функций, приписываемых состоянию объекта. Метод ориентирован на непосредственное описание математической модели канала обратной связи эргатических систем. Статусные функции формируются как оптимальный, ортонормированный базис системы. Введены правила работы со статусными функциями, представлена их интерпретация. Предложен метод формирования оператора преобразования сигналов, представленных статусными функциями. Таким образом, осуществлено совершенствование математического обеспечения анализа взаимодействия в интегрированной образовательной среде на основе моделирования компетентностного портрета участников процесса обучения, которое отличается использованием статусных функций, что позволило осуществить формирование многокомпонентной оценки компетенций в форме комплекснозначных функций.
В данной статье исследуются проблемы применимости и выбора криптографических стандартов с учетом предпочтений и требований потенциального пользователя. Профили пользователя формируются с помощью онтологических методов. На основе профилей пользователей и характеристик документов формируется набор документов, которые могут подойти конкретному пользователю, и элементы этого набора ранжируются по вероятности соответствия его требованиям. При формировании набора документов используются различные методы фильтрации: коллаборативная фильтрация, анализ и фильтрация контента, а также гибридные методы, совмещающие оба подхода. Таким образом, создается рекомендующая система выбора криптографических стандартов и алгоритмов. При наличии нескольких пользовательских критериев выбора объекта целесообразно использовать интегральный показатель соответствия объекта, который вычисляется в виде взвешенной суммы показателей.
В статье на примерах наиболее распространенных на микро- и макроуровнях экономико-математических моделей предложен подход к построению методики «оптимальной сложности», обеспечивающей минимальную величину суммарной ошибки при заданной продолжительности решения информационно-расчетных задач в рамках модельных исследований организационно-экономических систем. Кроме того, данный подход позволяет обосновать требования к точности входной информации. Показано, что для обеспечения рационального уровня точности моделирования орган управления (заказчик модели) должен учитывать складывающиеся в реальности соотношения точности исходной информации, структурной точности модели, функциональной точности модели и точности вычислительных алгоритмов.
В статье предложены критерии выявления групп объектов на основе не-определенных оценок значений их качественных признаков.
Решаются задачи выявления однородных и неоднородных групп объектов. В однородных группах значения одноименных качественных признаков всех объектов совпадают. В неоднородных группах объектов значения таких признаков могут не совпадать, однако должны удовлетворять априорно заданным допустимым сочетаниям.
Для выявления групп объектов применяется теоретико-графовый подход. При этом неопределенные оценки признаков объектов представляются в виде множеств их возможных значений. При принятии решения о принадлежности пары объектов к одной группе используется трехзначная логика, что позволяет выявлять возможные и достоверные группы.
Измерение энергии сигналов побочных электромагнитных излучений является актуальной задачей при рассмотрении вопросов электромагнитной совместимости и защиты информации. При построении видеосистем средств вычислительной техники используются параллельные линии передачи, побочные электромагнитные излучение от которых взаимодействуют. В статье представлены особенности схемотехнической реализации видеосистем и модели излучения учитывающие их. Помимо этого приведена модель информационных сигналов видеоинтерфейсов, учитывающая компенсационные свойства дифференциальных линий.
Компьютерные программы для научных исследований со сложными геометрическими моделями целесообразно интегрировать с САПР. Рассматриваются три подхода на основе: обмена данными в формате DXF (drawing exchange format), COM-технологии и прикладной программный интерфейс (API) ObjectARX. DXF-обмен данными с САПР — простой и универсальный способ, доступный для большинства исследователей, но исключающий интерактивное управление САПР. COM технологии предоставляют простые, надежные, но не самые быстродействующие механизмы интерактивного управления САПР из внешней программы. Комбинация с DXF повышает быстродействие COM. Для задач со сложными геометрическими моделями система AutoCAD предоставляет ObjectARX API и .NET API — низкоуровневые технологии, обеспечивающие наивысшую по сравнению с другими технологиями функциональность и производительность, но имеющие ограничения. Приведены листинги программ, упрощающие понимание рассматриваемых технологий, проведен анализ их быстродействия, даны рекомендации по их применению с позиции исследователя.
Статья посвящена анализу методов корреляции событий безопасности в системах управления информацией и событиями безопасности (SIEM-системах). Процесс корреляции событий безопасности рассматривается в виде многоуровневой иерархии этапов, цель каждого из которых заключается в выполнении определенных операций над обрабатываемыми данными безопасности. На основе результатов проведенного анализа в работе приводится описание каждого этапа процесса корреляции и схемы их взаимодействия.
В статье проведен сравнительный анализ существующих в настоящее время на рынке гидроакустических модемов. Приведены теоретические расчеты дальности действия разработанного гидроакустического модема. Представлены результаты экспериментальной проверки макета гидроакустического модема в бассейне.
Улучшены существующие навигационные алгоритмы для плоского шарнирного многоугольника общего вида. Представленный алгоритм строит путь между двумя произвольными конфигурациями шарнирного многоугольника, состоящий из не более чем восьми шагов.
Для оценки оперативности функционирования бортового комплекса управления космическими аппаратами дистанционного зондирования Земли предлагается применение моделей разомкнутых сетей массового обслуживания. В моделях сетей узлы задаются многоканальными немарковскими системами массового обслуживания. Предложенная модель позволяет учесть затраты на сжатие графических изображений и их передачу при расчете распределения времени пребывания заявки в сетевой модели бортового комплекса управления.
В статье предлагается вариант применения положений теории множеств и теории иерархических систем для формального описания элементов открытых систем, реализующих взаимосвязанные многоуровневые процессы маршрутизации. В качестве реальных прототипов таких открытых систем могут служить инфраструктурные объекты, в которых реализуется распределение материальных ресурсов, энергии или информации с использованием иерархически вложенных функций управления потоками и/или маршрутизации.
Получено более детальное представление формулы Шеннона для определения пропускной способности канала связи. В модифицированном виде в нем учитывается параметры сигнала, как во временном, так и частотном диапазоне.
Предложена и описана новая методика расчета соотношения неопределенности для сигналов. Приведены примеры расчетов соотношения неопределенности для различных классов сигналов с использованием энергетического метода, метода моментов и с применением предложенного подхода.
Приведены краткие сведения о существующих интегральных схемах (ИС) базового матричного (БМК) и базового структурного (БСК) кристаллов отечественного и иностранного производства, ориентированных на применение в датчиковых системах, в том числе роботов различного назначения и летательных аппаратах.
Рассмотрены структуры новых микросхем БМК (АБМК-2.1) и БСК (MH2XA010), а также перспективы проектирования на их основе радиационно-стойких ИС для аналоговой обработки сигналов и интерфейсов датчиков различной физической природы.
В работе описан подход, позволяющий сформировать согласованную модель типов требований для конкретного проекта по разработке программ. Использование такой модели призвано разрешить противоречия, вызванные разным пониманием определения «требование к программе», а также скоординировать различные модели типов требований, лежащие в основе отдельных видов документов-спецификаций и методологий работы с ними. Для построения согласованной модели исследованы наиболее часто используемые виды документов-спецификаций и модели требований, лежащие в их основе. В качестве базиса для построения классификации типов требований использована теория полевой структуры частей речи. Сформулировано определение «тип требования». Для этого выделен ряд критериев, пригодных для оценки отдельных экземпляров требований на их принадлежность к типам и полям требований. Такой подход позволяет на основании набора признаков экземпляра требования отнести его к определенному типу, а затем рекомендовать включить в структуру спецификации типы требований, необходимые для обеспечения качества спецификации.
Нули объектов управления являются причиной возникновения сложностей при проектировании регуляторов для таких объектов. Это влияние, в частности, проявляется в безредукторных приводах с упругой нагрузкой, конечномерные модели которых имеют нули. В текущей литературе трудности проектирования регуляторов объясняются ослаблением свойств управляемости или наблюдаемости объектов с нулями. В статье показывается, что свойства управляемости и наблюдаемости не могут объяснить трудности построения регуляторов для объектов с нулями, т.к. эти свойства не инвариантны к выбору базиса. Предлагается вместо свойств управляемости и наблюдаемости рассматривать свойство полноты объекта. Близость объекта к вырождению, к потере полноты, определяет трудности проектирования регуляторов. Анализируется один из способов регуляризации процедуры синтеза - редукция модели объекта.
В настоящей работе предложена формальная модель индивидуального и группового поведения на основе применения p-адической системы координат, позволяющая осуществлять описание и прогнозирование поведенческих реакций персонала критически важных объектов в условиях внешних деструктивных информационных воздействий.
В статье рассматриваются основные модели оценки трудоемкости разработки ПО. Подробно рассмотрена одна из самых распространенных методик оценки — модель COCOMO. Предложен подход для повышения уровня точности оценки по модели COCOMO на основе нейросетевой аппроксимации. Обосновывается выбор нейросети с обратным распространением ошибки в качестве аппроксиматора. Приводятся численные результаты обучения нейросети, использующей параметры модели COCOMO в качестве входных параметров.
Рассматриваются актуальные и перспективные направления по использованию высокоскоростных видеокамер. Обсуждается возможность применения высокоскоростных камер в области человеко-машинного взаимодействия для автоматического распознавания динамической видеоинформации (в том числе визуальной речи диктора). Выделяются основные задачи взаимодействия, решаемые с помощью высокоскоростных камер, такие как: автоматическое чтение речи по губам диктора, обнаружение моргания, распознавание микровыражений. Обозначаются возможные проблемы, связанные с внедрением высокоскоростных видеокамер. Анализируется состояние области исследований на настоящий момент и доказывается, что имеется высокая актуальность развития данного научно-технического направления. Предлагаются многообещающие области применения и задачи организации человеко-машинного взаимодействия с применением высокоскоростной видеосъемки. Основными направлениями являются аудиовизуальное распознавание слитной речи и чтение речи по губам диктора. В ходе дальнейших исследований планируется реализация подобной многомодальной системы аудиовизуального распознавания речи для русского языка с использованием микрофона и высокоскоростной видеокамеры JAI Pulnix.
В статье рассматриваются вопросы применения систем базисных функций, определенных на конечных интервалах аргументов, в задаче формирования дискретных выборок сигналов. Такие базисы позволяют обосновать объемы сеток выборок реальных сигналов при ситуациях, когда их спектры инфинитны и характеризуются определенной степенью затухания в области высоких частот. Для финитных функциональных зависимостей, у которых аргументом не является время, теряет смысл понятие частоты Найквиста.
В статье рассматривается ряд задач космической кибернетики, связанных с оптимальным управлением процессами информационного взаимодействия космического аппарата с поверхностью Земли. Космический аппарата при этом рассматривается как информационный активный подвижный объект, т.е. как сложная подвижная система, снабженная необходимыми приборами для осуществления информационного взаимодействия с окружающей физической средой и соответствующим необходимым бортовым ресурсом. Показано, что эти задачи сводятся к задачам оптимального программного управления некоторой специальной дифференциальной динамической системой в гильбертовом пространстве состояний. Для решения указанных задач в статье использованы расширенный принцип максимума Л.С. Понтрягина и общая концепция Лагранжа.
Описан метод применения законов равновесной термодинамики в сложных социально-экономических системах, в частности, для разработки методики расчёта индикатора социальной напряженности и две информационные системы расчета предлагаемого индекса.
В работе рассматривается задача идентификации различных аспектов функционирования взаимодействующих объектов информационно-телекоммуникационных сетей (ИТКС) по результатам мониторинга сетевого трафика. В качестве решения данной задачи в части идентификации типов и операций взаимодействия сетевых объектов обосновывается графовая модель поведения объектов мониторинга. В части деанонимизации отношений взаимодействующих объектов предложены предикатные модели состояний объектов ИТКС на основе отношений между активными и пассивными экземплярами.
Рассматривается модель социально значимых Интернет-ресурсов. Модель предназначена для исследования процессов коммуникативного и когнитивного взаимодействия пользователей современных социально значимых Интернет-ресурсов. Комбинирование результатов, полученных на базе теорий когнитивного соответствия в социальной психологии, исследований восприятия и забывания информации в физиологии, а также основных законов теории информации позволило разработать модель, в равной степени адекватно описывающую информационно-психологическое взаимодействие участников различных видов социальных ресурсов: форумов, социальных сетей, блогов и Интернет СМИ.
В настоящей работе предлагается подход к обнаружению широкого класса визуальных контаминантов на основе вычисления перцептивных хэшей и формирования эталонной базы данных потенциально опасных мультимедийных объектов для построения автоматической системы защиты потребителей мультимедийного контента от нежелательного воздействия на их психику и сознание.
Рассмотрены подходы к проведению анализа защищенности информационных систем. Предложена модель процесса анализа защищенности информационных систем на основе теории принятия решений. Рассмотрены существующие методы решения проблемы марковских процессов принятия решений в условиях частично наблюдаемой среды.
Рассматриваются принципы оценивания эффективности действий нарушителя в критической инфраструктуре. Представлен «операционный комплекс» моделирования процессов нарушения информационной безопасности. Исследованы неопределенности процесса моделирования нарушителя и пути их устранения. Разработана математическая модель агрегированного показателя эффективности действий нарушителя, которая снимает ряд ограничений существующих вероятностных моделей случайных явлений в области информационной безопасности. Модель носит название стохастического супериндикатора и предназначена для исследования конфликтных ситуаций в критической инфраструктуре.
Рассматривается методика формализации нечетких предикатов совместно с четкими логическими переменными для спецификации нечетких логико-динамических ситуаций и четких логических действий (дискретных команд). Методика основана на представлении четких и нечетких логических переменных с помощью функций принадлежности и на применении правил нечеткого вывода. При этом использовались только формы представления нечетких логических функций пригодные также и для представления четких логических функций. На примерах показана возможность применения рассматриваемой методики для компьютерной реализации гибридных процессов.
В статье представляется метод построения классификатора для классификации текстов по тональности на два и на три класса (положительные и негативные; положительные, нейтральные и негативные тексты). Представляются результаты экспериментов, показывающие высокую точность работы метода не зависимо от предметной области к которой принадлежит текст. Эффективность представленного метода подтверждается экспериментами на текстовой коллекции блогов с разметкой по оценочной тональности семинара РОМИП-2012. Для оценки используются метрики: precision, recall, accuracy и F-меры. Значение F-меры для предлагаемого метода при классификации на 2 класса составляет 93%. Помимо блоговой коллекции РОМИП-2012, используются коллекция новостей и коллекция текстов социальных сетей.
Алгебра кортежей – математическая система для формализации многоместных отношений. С ее помощью можно моделировать в одних и тех же структурах как данные (графы, многоместные отношения), так и знания (семантические сети, модели рассуждений, формулы исчисления высказываний и предикатов, продукционные системы, онтологии и т.д.). В то же время сами эти структуры имеют матрицеподобную форму, а все алгоритмы их обработки легко распараллеливаются.
В статье рассмотрены модели и методы автоматизации проектирования процессов функционирования человеко-машинных систем на основе функционально-структурной теории человеко-машинных систем и обобщенного структурного метода проф. А.И. Губинского. Описаны основные понятия и определения функционально-структурной теории. Представлен алгоритм генерации последовательно-параллельных соединений операций с учетом дополнительных ограничений, алгоритм генерации альтернативных вариантов процесса функционирования человеко-машинных систем на основе совпадения целей операций, алгоритм генерации параметрических альтернатив на основе шаблона. Приведены основные понятия и определения, необходимые для алгоритма генерации фрагментов процесса с учетом обязательных сочетаний операций. Предложено использование матрицы обязательных сочетаний операций, в которой ненулевые элементы строк имеют смысл единственно возможных сочетаний способов выполнения соответствующих типовых функциональных единиц в альтернативах. Введено понятие состав и понятие парной несовместимости составов, на основе которой происходит распределение выполняемых функций составами. Описана интеграция оптимизационных моделей процессов функционирования человеко-машинных систем с методом имитационного моделирования, так как функциональная структурная теория применима только для процессов без последействия и при отсутствии зависимых операций. Предлагается способ устранения данного ограничения путем интеграции технологии проектирования процессов функционирования человеко-машинных систем на основе функционально-структурной теории с методом имитационного моделирования тех участков процесса, для которых не выполняются указанные выше требования функционально-структурной теории.
В статье приводится описание общей архитектуры системы интеллектуальных сервисов защиты информации (СИСЗИ), предназначенной для использования в критически важных инфраструктурах, а также входящих в ее состав компонентов. В общей архитектуре СИСЗИ выделяются три уровня: данных, событий и прикладной. Рассматриваются структурная и функциональная модели общей архитектуры СИСЗИ, позволяющие определить основные функциональные механизмы для выделенных уровней. В качестве основных компонентов СИСЗИ, для которых приводится более детальное описание их архитектурного построения, рассматриваются модуль управления корреляцией событий, прогностический анализатор безопасности, компонент моделирования атак и поведения системы защиты, компонент поддержки решений и реагирования, модуль визуализации и репозиторий.
В работе была исследована возможность применения стабильной агрегированной счетной единицы, определяемой валютной корзиной и состоящей из четырех национальных валют – евро, фунт, доллар, иена, для анализа динамики меновой ценности стабильного агрегированного товара, определяемого «корзиной» четырех драгоценных металлов – серебро, золото, платина, палладий. Было показано, что изменчивость меновой ценности построенных «корзин», измеряемая среднеквадратичным отклонением от единицы значений соответствующих мультипликативных монетарных индексов, существенно меньше аналогично измеряемой изменчивости меновой ценности национальных валют и отдельных драгметаллов. Была также исследована динамика цены стабильного агрегата драгоценных металлов, измеряемая в единицах стабильного агрегата четырех «твердых» мировых валют.
В работе предлагается оригинальный алгоритм решения прикладной задачи теории графов о нахождении k максимальных потоков между двумя заданными вершинами графа. Описываемый подход представляет собой комплексное применение в едином оптимизационном цикле алгоритма Форда-Фалкерсона (Эдмондса-Карпа или Диница) и алгоритма построения усеченного дерева состояний в ширину.
Рассматривается задача построения многоуровневого описания классов, объекты которых характеризуются свойствами своих элементов и отношениями между ними. Задачи распознавания и анализа таких объектов являются NP-трудными, но при наличии достаточно коротких и часто встречающихся подформул в описаниях классов можно построить многоуровневое описание классов, существенно понижающее значение показателя степени в оценках числа шагов алгоритмов, решающих эти задачи. До сих пор выделение таких подформул оставлялось на усмотрение разработчика системы распознавания. В работе предлагается подход к их автоматическому выделению.
В статье рассматривается математическая модель информационного взаимодействия космического аппарата с поверхностью Земли. В основе построения модели лежит предложенная автором концепция активного подвижного объекта как сложной подвижной системы, предназначенной для информационного, энергетического или вещественного взаимодействия с окружающей физической средой или с другими подобными системами. Показано, что соответствующая модель может быть представлена в виде интегрального оператора Фредгольма, отображающего множество элементов гильбертова пространства управлений (класса допустимых управляющих воздействий) в гильбертово пространство информационных состояний. Исследованы свойства этого оператора и соответствующего множества достижимости в пространстве информационных состояний. Рассмотрен упрощенный вариант предложенной математической модели — для взаимодействия с дискретной средой (изолированными источниками информации).
Потребность в эффективных алгоритмах обработки строк возникает во многих практических задачах. Одним из наиболее универсальных подходов является применение суффиксных деревьев. Однако, данная структура имеет высокие требования к памяти, что ограничивает область её применения. В данной статье на примере задачи о максимальной симметричной подстроке рассматривается способ, позволяющий частично устранить данный недостаток. Описанный способ может быть использован и для других задач.
Рассмотрена постановка задачи синтеза систем передачи информации по байесовским критериям при различных функциях потерь. Установлено, что для достаточно общих условий существуют значительные отличия в структуре и параметрах синтезируемых систем передачи информации по байесовским критериям при использовании простых функций потерь и функции неопределенности.
Разработана методология извлечения словарных помет из интернет-словарей. В соответствие с этой методологией экспертами построено отображение (соответствие один к одному) системы словарных помет Русского Викисловаря (385 помет) и системы словарных помет Английского Викисловаря (1001 помета). Таким образом, построена интегральная система словарных помет (1096 помет), включающая пометы обоих словарей. Разработан синтаксический анализатор (парсер), который распознаёт и извлекает известные и новые словарные пометы, сокращения и пояснения, указанные в начале текста значений слов в словарных статьях Викисловаря. Следует отметить наличие в парсере большого количества словарных помет известных заранее (385 словарных помет для Русского Викисловаря). С помощью парсера на основе данных Русского Викисловаря была построена база данных машиночитаемого Викисловаря, включающая информацию о словарных пометах. В работе приводятся численные параметры словарных помет в Русском Викисловаре, а именно: с помощью разработанной программы было подсчитано, что в базе данных машиночитаемого Викисловаря к 133 тыс. значений слов приписаны пометы и пояснения; для полутора тысяч значений слов был указан регион употребления слова, подсчитано число словарных помет для разных предметных областей. Вкладом данной работы в компьютерную лексикографию является оценка численных параметров словарных помет в больших словарях (пятьсот тысяч словарных статей).
В статье показаны достоинства и недостатки прямых и итерационных методов решения систем линейных алгебраических уравнений (СЛАУ) большой размерности (БР). Предложен новый «прямой» метод (алгоритм) решения СЛАУ с варьируемыми параметрами для матриц БР на основе учета разреженности матрицы и информации о решении базовой СЛАУ. Это позволяет существенно повысить быстродействие расчетных алгоритмов за счет уменьшения количества вычислительных операций; снизить требования к объемам оперативной памяти ЭВМ.
Рассматриваются вопросы повышения энергоэффективности электроэнергетических комплексов децентрализованной энергетики со сверхпроводниковым оборудованием за счет использования интеллектуальной защищенной диалоговой системы автоматического управления, выполняющей адаптацию комплекса к режимам работы, внешним возмущающим воздействиям и проводящей биометрический контроль доступа операторов.
Рассмотрен подход к проектированию оптимальной структуры многофункционального беспроводного средства измерения тактильных параметров с автономным питанием на основе поиска кратчайших путей на графе, весам которого поставлен в соответствие обобщенный показатель, учитывающий энергопотребление, стоимость и техническую совместимость функциональных узлов. Приведен пример повышения точности оценки измеряемых параметров функционального состояния человека при использовании комбинированных беспроводных средств измерений.
В статье описаны перспективные направления к использованию сервисных роботов (роботов-ассистентов) в области пилотируемой космонавтики. Проанализированы концептуальные подходы к организации внутренней среды сервисных роботов и внешней рабочей среды для совместной деятельности человека и сервисного робота.
Для повышения обоснованности принимаемых решений в ходе синтеза сетей обмена данными управления, обеспечивающих минимизацию затрат ресурсов пропускной способности линий передачи гетерогенных телекоммуникационных систем, необходимо учитывать особенности трафика, формируемого источниками управляющей информации. Предлагаемая в статье модель процесса мультиплексирования протокольных блоков данных в канале связи управления учитывает вариативность интенсивности поступления потока служебных сообщений от источников управляющей информации. Использование модифицированной формулы Энгсета позволяет обеспечить более рациональное распределение канального ресурса, необходимого для организации доставки протоколь-ных блоков данных.
Приводится определение логико-динамической ситуации, используемое при спецификации функционирования гибридных динамических систем, в том числе гибридных систем управления. Обсуждается влияние случайных воздействий на поведение систем. Рассматриваются методы оценки вероятностей возникновения ситуаций, основанные на оценках статистических характеристик случайных процессов. Показаны способы использования этих оценок вероятностей для целей управления и поддержки принятия решений. Приводятся результаты экспериментального исследования рассматриваемых методов.
В работе рассмотрена проблема преобразования первичной структуры алгебраической байесовской сети с интервальными оценками вероятности к первичной структуре такой сети, стохастически эквивалентной исходной в задаче преобразования первичной структуры такой сети к ацикличной. Показано, что такое преобразование допустимо лишь в том случае, когда гиперграф, соответствующий результирующий первичной структуре, пореберно содержит гиперграф, соответствующий исходной первичной структуре. Предложен способ построения вероятностных оценок результирующей первичной структуры, делающий ее стохастически эквивалентной исходной.
По мнению многих исследователей, одним из наиболее действенных способов повышения качества рекомендующих систем является использование этими системами информации о текущем контексте. В статье произведен обзор основных методов использования информации о контексте в системах коллаборативной фильтрации. Особое внимание уделено разновидностям метода предварительной контекстной фильтрации и метода разложения матрицы предпочтений в связи с их перспективностью и широким распространением.
Рассматриваются возможности использования подхода, основанного на транзитивных (трансформационных) правилах формализма спецификации детерминированных процессов, для реализации случайных процессов и оценки их характеристик. Приводится краткое описание формализма и способы его применения для моделирования динамических систем при наличии случайных воздействий. Обсуждаются методы реализации случайных процессов с заданными статистическими свойствами и методы оценки числовых характеристик и корреляционных функций эргодических случайных процессов. Представлены примеры реализации случайных процессов и результаты оценки их характеристик и корреляционных функций.
В статье рассматриваются вопросы комплексного использования аэрокосмических и наземных данных для анализа нефтяных загрязнений водных акваторий. Показаны этапы обработки данных и проанализированы особенности этих этапов при решении данной задачи с использованием аэрокосмических и наземных данных
Представлен обзор существующих подходов к квалификационной оценке системы визуализации для авиационных тренажеров. Предлагается набор критериев, а так же процедур их применения для оценки качества визуализации облаков.
Представлен новый метод процедурного моделирования облаков. Предложена аналитическая форма записи облачной структуры для большого количества различных типов облаков и облачного слоя. Метод находит практическое применение в системах визуализации авиационных тренажеров.
На примерах инфокоммуникационных многофункциональных систем демонстрируется возможность использования теории категорий к их описанию
В статье рассматривается альтернативная концепция вычислительных процессов. Индивидуальное выполнение последовательных программ сложным вычисли-тельным устройством заменяется коллективной деятельностью простых автоматов, каждый из которых самостоятельно решает небольшую часть сложной задачи. Такой подход позволяет многократно увеличить производительность и энергоэффективность компьютеров в сочетании с высокой надежностью и информационной безопасностью
В статье проанализировано современное состояние исследований в области электрофизиологических методов обследования органов желудочно-кишечного тракта с позиций сотрудничества медиков и инженеров в сфере информационных технологий Проведен краткий обзор аппаратного, программного и методического обеспечения электрогастроэнтерографии. Рассмотрены особенности вейвлет-анализа гастроэнтерограмм, предложены варианты использования преобразования Морле для получения новых динамических характеристик сигналов. Описана структура исследований, построенная за последние годы в Северо-Западном регионе России. Предложены перспективные направления дальнейших работ: объединение возможностей электрогастроэнтерографии и телемедицины, а также создание в Интернет-пространстве открытой платформы для сотрудничества исследователей в данной области.
В статье проводится анализ явления лингвистической и социальной колонизации в аспекте инфокоммуникационного процесса. Предложено описание математических, физических и биологических объектов в виде процесса когнитивного программирования, который определяется понятием не информации, а инфологии (процесса информационных преобразований).
В статье излагаются предложенные методы решения обобщенной проблемы собственных значений и векторов для сингулярных матричных пучков, встречаю-щихся в важных прикладных задачах различных отраслей знания.
Проведен обзор 1-й, 2-й, 3-й, 4-й и 5-й Всероссийской конференции по имитационному моделированию с точки зрения используемых методов, языков и систем моделирования, практических применений. Проанализированы технологии взаимодействия имитационного моделирования с другими видами моделирования — аналитическим, комплексным, гибридным. Определены основные тенденции развития указанных видов моделирования.
Представлен метод оценки продолжительности обработки внешних событий программными приложениями в распределенных системах реального времени. Показано, что на выполнимость таких приложений могут влиять вариации продолжительности исполнения отдельных задач и передачи отдельных сообщений. Такое влияние необходимо учитывать при оценке выполнимости цепочек задач, участвующих в реакции на конкретные типы внешних событий.
В работе выполнен количественный анализ лексики русского языка по данным тезауруса Русский WordNet и двух электронных словарей (Русский Викисловарь и Английский Викисловарь). Сравнивается объём словарей и распределение слов русского языка по частям речи. Приводится соотношение многозначных слов и слов с одним значением, а также распределение русских слов по числу значений. Анализ распределения числа значений выявил проблему Английского Викисловаря – отсутствие или недостаточная проработка многозначных русских слов с числом значений больше четырёх (по сравнению со словами Русского Викисловаря). Эксперименты показывают, что лингвистические ресурсы, созданные энтузиастами, демонстрируют те же закономерности, что и традиционные словари.
Облачная модель должна обеспечивать высокую степень готовности и безопасности вычислительных ресурсов в облаке. В статье исследовалась релевантная таксономия данных и сервисов в облачных вычислениях в части SaaS (Software as a Service) на основе онтологического описания таксономии доступа к данным и сервисам (доступность). Описываются типы облачных вычислений и анализируется необходимость стандартизации технологии представления сервисов вычислений в облаке.
В статье рассматривается феномен возникновения информационной избыточности в мультимедийных данных на примере изображений и видеоданных. Приводятся примеры появления и изменения информационной избыточности, предлагается метод ее оценки.
Рассматривается проблема персонифицированной настройки оборудования интеллектуального зала и формирования профиля пользователя на основе многоканальной обработки аудио- и видеопотоков, регистрирующих текущую ситуацию и поведение участников мероприятия в зале совещаний. Компьютерное зрение предпочтений по использованию оборудования, пользовательскому интерфейсу, роли и активности участников во время мероприятий позволяет автоматизировать процессы подготовки интеллектуального зала, управления мультимедийным презентационным и записывающим оборудованием в ходе выступлений. С помощью разработанной системы аудиовидеолокализации выступающих в ходе нескольких совещаний в интеллектуальном зале в автоматическом режиме было сделано 212 записей. Накопленные экспериментальные данные позволили оценить места в зале, с которых чаще всего задаются вопросы. Точность наведения видеокамеры на выступающего в зоне презентаций, а также в рядах кресел оценивалась по размеру и положению его лица в кадре на протяжении всей съемки и в среднем составила 90%.
Статья посвящена анализу механизма защиты компьютерных сетей от инфраструктурных атак на основе биоинспирированного подхода ―нервная система сети‖. В работе предлагается использование имитационного моделирования на уровне сетевых пакетов для исследования механизма защиты ―нервная система сети‖. Описывается архитектура системы защиты, реализующей данный механизм защиты, и алгоритмы его работы, представляются результаты экспериментов. На основе полученных экспериментальных данных проводится анализ эффективности предлагаемого механизма защиты.
В статье рассматриваются проблемы поддержки принятия решений при конфигурировании гибких сетевых организаций. Показано, что одним из наиболее перспективных форм поддержки принятия решений в данной области являются групповые рекомендующие системы. Такие системы предлагают некоторые решения (связанные с изделиями, услугами, технологиями, инструментами, материалами и бизнес-моделями) на основе требований групп пользователей, их предпочтений, и желании идти на компромисс и предлагать свои идеи. Рассмотрены особенности групповых рекомендующих систем и основные проблемы, которые необходимо решить для повышения эффективности работы таких систем. Предложены подходы для решения вышеуказанных проблем.
При разработке интерактивных динамических веб-приложений необходимо учитывать не только используемые типы данных и способы их ввода/вывода, но и обеспечить способность приложения анализировать текущие условия, в которых будет проходить взаимодействие с пользователем, и соответствующим образом адаптировать мультимедийный контент с целью повышения удобства и естественности человеко-машинного диалога. В статье проведен анализ современных работ, связанных с автоматической генераций веб-интерфейсов, проектированием многомодальных пользовательских веб-приложений, а также рассмотрены подходы к описанию, извлечению и обработке контекстной информации, необходимой для настройки веб-интерфейса к текущим условиям эксплуатации в процессе взаимодействия с пользователем.
В работе выполнен количественный анализ лексики английского языка по данным трѐх электронных словарей: Английского Викисловаря, WordNet и Русского Викисловаря. Сравнивается объѐм словарей и распределение слов английского языка по частям речи. Приводится соотношение многозначных слов и слов с одним значением, а также распределение английских слов по числу значений. Эксперименты показывают, что лингвистические ресурсы, созданные как экспертами, так и энтузиастами, подчиняются общим законам.
Статья посвящена получению оценок числа шагов логико-предметных алгоритмов распознавания сложных изображений на экране дисплея. Доказана полиномиальность задачи выделения и распознавания эталонного изображения на сложной сцене. Для задачи выделения и распознавания объекта из класса, описание которого содержит только характерные признаки этого класса, доказана её принадлежность классу. Для уменьшения числа шагов работы алгоритма предложено понятие размытого изображения. Рассмотрена задача инвариантного (относительно изменения масштаба) распознавания изображения
В данной работе для непрерывных сплайнов первого порядка лагранжева типа построено вэйвлетное разложение (уточнение) на неравномерной сетке и соответствующие алгоритмы декомпозиции и реконструкции в случаях бесконечного потока (с сеткой на открытом интервале) и конечного потока (с сеткой на отрезке).
Отмечаются достоинства физического подхода к имитационному моделрованию динамических систем и его востребованность на современном этапе развития системотехники, в частности, для моделирования систем управления и самоорганизующихся систем. Кратко изложен ситуационно-событийный формализм спецификации взаимодействующих гибридных процессов и показаны способы его использования для реализации физических имитационных моделей. Возможности применения рассмотренных методов иллюстрируются примерами реализации физических моделей ряда простых динамических систем. — Библ. 9 назв.
Методы оценки схожести музыкальных произведений позволяют реализовать полностью автоматическую рекомендательную систему для музыки, ориентированную на содержание (наподобие Pandora, но без ручного труда экспертов-музыковедов). В статье предлагается новый метод оценки схожести гармонии композиций на основе оригинальной графической вероятностной модели. Модель включает в себя информацию об аккорде и ладе для некоторого момента времени звучания композиции; мы вводим скрытую переменную, стиль, от которой зависит вероятность использования определенного аккорда в контексте определенного лада, и предлагаем сравнивать композиции как векторы-параметры распределений для стилей. По аналогии с некоторыми методами извлечения аккордов рассматриваемая модель не включает ни ритмическую информацию, ни зависимости между соседними аккордами. Описывается реализация модели в системе Infer.NET и осуществляется проверка модели на искусственных данных. Результат работы на реальных данных отрицателен, что свидетельствует о том, что простые модели не подходят для задачи оценки схожести.
Подход основан на использовании известного ситуационно-событийного формализма спецификации взаимодействующих гибридных процессов. Приводится краткое описание формализма, отмечаются достоинства его применения для компьютерной реализации динамических систем и обсуждаются возможности его использования для автоматической координации процессов. Рассматриваются основанные на этом формализме методы координации гибридных процессов и особенности их использования. Представлены примеры реализации систем автоматической координации, иллюстрирующие применение некоторых методов.
В работе рассматривается вопрос формирования процедуры функционально-параметрического анализа, лежащего в основе проведения расчета эффективности работы многофункционального комплекса при решении оперативных задач, предлагаются соотношения для расчета, отмечается целесообразность введения в комплексы устройств информационной поддержки.
Цель статьи — познакомить читателя с современным состоянием дел в области автоматического анализа музыкальной гармонии. Мотивацией для исследований в этой области может являться создание автоматических систем рекомендации музыки, ориентированных на содержание (наподобие Pandora, но без ручного труда экспертов-музыковедов). Основное внимание уделено графическим вероятностным моделям как одному из наиболее перспективных подходов, но описываются и альтернативные методы. Рассмотрены работы, использующие марковские цепи, скрытые марковские модели, многоуровневые графические модели. Приведены как работы, моделирующие только гармонию — последовательности аккордов, в некоторых случаях и тональность, — так и работы, включающие в себя информацию о структуре анализируемого произведения (ритмической, голосовой).
В обзоре на основе отечественной и зарубежной литературы, а также результатов проектов, выполненных по заказу РФФИ, проведен анализ современного состояния исследований проблем интеграции и комплексной автоматизации процессов управления основными и вспомогательными производственными, логистическими и сервисными организационно-техническими системами, обеспечивающими поддержку жизненного цикла (ЖЦ) конкретного изделия. Также сделан анализ проблем создания, использования и развития интеллектуальных информационных технологий, в том числе технологий повсеместных вычислений и коммуникаций и многомодальных пользовательских интерфейсов; проблем многокритериального оценивания и анализа вкладов информационных технологий и систем в основную деятельность предприятий (фирм), в том числе при выборе и реализации эффективных технологий управления ЖЦ изделий (ЖЦИ). Главная особенность данного обзора состоит в том, что все перечисленные проблемы рассмотрены на основе новой кибернетической парадигмы XXI века, связанной с концепцией управления сложностью.
Показаны особенности моделирования и расчета надежности систем с сетевой структурой. Приведены методика оптимизации надежности данных систем, использующая алгоритм логико-вероятностной оптимизации надежности, и результаты решения задач оптимизации надежности. Проведено сравнение полученных решений с решениями, полученными другими методами.
Предложен многомодельный (полимодельный) подход к описанию и исследованию процессов управления космическими средствами (КСр) в условиях, когда их параметры и структуры изменяются под действием объективных (субъективных), внешних (внутренних) причин. Предлагаемый полимодельный комплекс позволяет при решении задач управления структурной динамикой СУ КСр осуществлять поиск альтернатив не в дискретных, а в конечномерных пространствах, существенно сократить размерность задач структурно-функционального синтеза СУ КСр, решаемых в каждый момент времени, непосредственно формально связать технологию управления космическими аппаратам с результатами их применения по целевому назначению. Конструктивность разработанного подхода иллюстрируется на примере расчета целевых и информационно-технологических возможностей СУ КСр.
Ряд задач искусственного интеллекта, включающих в себя такие задачи как распознавание образов, медицинская диагностика, анализ рынка, сведены к доказательству выполнимости формул исчисления предикатов, имеющих простую структуру. Рассмотрены некоторые алгоритмы решения этих задач и доказаны верхние оценки числа шагов этих алгоритмов.
В работе построены сплайны лагранжева типа нулевого порядка, доказана вложенность пространств сплайнов на последовательности укрупняющихся/измельчающихся неравномерных сеток, построена простая реализация системы функционалов, биортогональная системе сплайнов, получены вэйвлетные разложения и алгоритмы декомпозиции и реконструкции потоков информации в случаях бесконечного потока с сеткой, заданной на открытом интервале и конечного потока с сеткой, заданной на отрезке.
Приведены результаты систематизации данных о современном уровне разработки общего логико-вероятностного метода (ОЛВМ), теории и технологии автоматизированного структурно-логического моделирования (АСМ). Определены основные разделы и направления дальнейшего развития ОЛВМ анализа систем, дана их краткая содержательная характеристика, приведены примеры решения задач.
Рассматривается феномен идентификации в его развитии. Рассмотрены различные математические модели и подходы к идентификации. Показано, что понятие программируемой технологии А.Н. Колмогорова адекватна возможностям цифровой коммуникационный среды.
Для многокритериальной оценки базовых топологических структур и фрактальных архитектур интегрированных GRID-систем и телекоммуникационных сетей обоснованы и формализованы основные показатели качества. Описаны результаты сравнительного анализа фрактальных и мультифрактальных архитектур распределенных GRID-систем по критериям надежности, стоимости и пропускной способности.
Задача поиска образца в изображении в той или иной форме является одной из базовых задач в области компьютерного зрения. Она возникает в задачах определения оптического потока, стереозрения, сопровождения. Один из классических подходов, предложенный Б. Лукасом и Т. Канаде, основывается на оптимизации некоторого функционала качества. В работе предлагается алгоритм поиска образца в изображении (алгоритм случайной выборки), основанный на подходе Лукаса–Канаде и показывающий высокие результаты по производительности.
Предложен подход к формированию полной и достоверной первичной медицинской информации. Выполнен анализ годового объема данных о нездоровье нации. Указано на отсутствие иных источников информации для вычисления врачебных ошибок. В качестве метода доступа к системе медицинских документов предлагается специализированная информационно-поисковая система, реализованная на принципах иммунокомпьютинга. Система полной, достоверной и доступной первичной медицинской информации, а также соответствующее программное обеспечение рассматриваются как основа единого информационного пространства здравоохранения. Принципиальным свойством данного программного обеспечения является использование открытого исходного кода и свободной лицензии.