Авторитетность издания
ВАК - К1
RSCI, ядро РИНЦ
Добавить в закладки
Следующий номер на сайте
№2
Ожидается:
16 Июня 2024
Статьи журнала №3 2021
1. Программная реализация модуля анализа данных на основе прецедентов для распределенных интеллектуальных систем [№3 за 2021 год]Авторы: Еремеев А.П. (eremeev@appmat.ru) - Национальный исследовательский университет «Московский энергетический институт» (профессор), доктор технических наук; Варшавский П.Р. (VarshavskyPR@mpei.ru) - Национальный исследовательский университет «МЭИ» (доцент), кандидат технических наук; Поляков С.А. (PoliakovSerA@mpei.ru) - Национальный исследовательский университет «МЭИ» (аспирант);
Аннотация: В статье рассматриваются вопросы реализации модуля анализа данных на основе прецедентов (CBR, Case-Based Reasoning), позволяющего выполнять все этапы цикла обучения на основе прецедентов (CBR-цикла) для распределенных интеллектуальных систем. В настоящее время про-слеживается устойчивая тенденция к широкому применению методов и средств интеллектуально-го анализа данных для решения различных прикладных задач. Все больше крупных компаний используют интеллектуальные системы и средства интеллектуального анализа данных для повышения эффективности своего бизнеса и сокращения расходов. В связи с развитием интернет-технологий и доступности облачных вычислений перспективным направлением в области искусственного интеллекта является создание распределенных интеллектуальных систем. Распределенные интеллектуальные системы характеризуются распределением вычислительных и информационных ресурсов, что ведет к повышению адаптируемости, надежности, а также общего быстродействия системы ввиду возможности одновременно обрабатывать большие наборы данных. Распределенные интеллектуальные системы состоят из автономных узлов (агентов), которые могут действовать независимо друг от друга и асинхронно обмениваться информацией. Наличие в системе агентов, способных реализовать определенные интеллектуальные функции, характеризует тесную связь между распределенными интеллектуальными и многоагентными системами. Главное внимание уделяется методу интеллектуального анализа данных, основанному на использовании накопленного ранее опыта в виде прецедентов. Указанный прецедентный метод (CBR-метод) позволяет решать новую задачу, используя (адаптируя) решение схожей уже известной задачи. Для решения задач интеллектуального анализа данных на основе прецедентов была разработана модульная прецедентная система (CBR-модуль), реализующая основные этапы CBR-цикла. Система позволяет работать с прецедентами, представленными в параметрическом и струк-турированном (на основе онтологий) видах. CBR-модуль представляет собой веб-приложение, реализованное на языке программирования Python 3.7.5 с использованием веб-фреймворка Flask и библиотеки Owlready2 для работы с онтологиями. CBR-модуль ориентирован на интеграцию в состав распределенных интеллектуальных систем для выполнения анализа данных на основе прецедентов. Функционирование реализованного CBR-модуля было протестировано на примере задачи классификации на наборах данных, взятых из открытого репозитория Калифорнийского универси-тета (UCI Machine Learning Repository).
Abstract: The paper discusses the problems of implementing the Case-Based Reasoning (CBR) module that al-lows performing all stages of the case-based learning cycle (CBR-cycle) for distributed intelligent sys-tems. Nowadays, there is a steady trend towards widespread using of methods and tools for data mining (DM) for solving various applied problems. More and more large companies are using intelligent sys-tems and DM tools to improve their business efficiency and reduce costs. Due to developing Internet technologies and the availability of cloud computing, a promising direction in the field of artificial in-telligence (AI) is the creation of distributed intelligent systems (DIS).
DIS systems are characterized by the distribution of computing and information resources, which increases adaptability, reliability, as well as the overall performance of the system due to the ability to simultaneously process large data sets. DIS systems consist of autonomous nodes (agents) that can act independently and exchange information with each other asynchronously. Since there are agents capa-ble of implementing certain intelligent functions, this is an indication of the close connection between DIS systems and multi-agent systems (MAS).
The work focuses on one of the DM methods based on the use of previously accumulated experi-ence (cases). The indicated case method (CBR-method) allows solving a new problem using (adopting) the solution of a similar and already known problem. To solve data analysis problems based on cases, there is a modular case system (CBR-module) that implements the main stages of the CBR-cycle. The implemented system allows working with cases presented in a parametric and structured (based on on-tologies) form. The CBR-module is a web application implemented in the Python 3.7.5 programming language using the Flask web framework and the Owlready2 library to work with ontologies. The de-veloped CBR-module focuses on integrating into a DIS system to perform data mining based on cases.
The implemented CBR-module has been tested on the example of solving the classification task us-ing data sets taken from the open repository of the University of California (UCI Machine Learning Re-pository).
Ключевые слова: классификация данных, многоагентные системы, прецедент, интеллектуальный анализ данныхKeywords: data classification, multiagent systems, precedent, data intelligent analysis
Просмотров: 3975
2. Программа формирования стека методов искусственного интеллекта при решении прикладных задач [№3 за 2021 год]
Авторы: Пучков А.Ю. (putchkov63@mail.ru) - Смоленский филиал Национального исследовательского университета МЭИ (доцент), кандидат технических наук; Лобанева Е.И. (lobaneva94@mail.ru) - Смоленский филиал Национального исследовательского университета МЭИ, кафедра информационных технологий в экономике и управлении (аспирант); Василькова М.А. (vasilkova_mariya00@mail.ru) - Смоленский филиал Национального исследовательского университета МЭИ, кафедра информационных технологий в экономике и управлении (студент);
Аннотация: Предложен алгоритм автоматизированного выбора стека методов искусственного интеллекта для обработки данных на основе учета их характеристик, таких как объем и формат представления, а также специфики задачи, решаемой на основе этих данных. Цель исследования – разработка системы оценок и критериев для выбора стека методов искусственного интеллекта. Это позволит наиболее эффективно реализовать требуемые целевые пара-метры обработки данных. Задача исследования заключалась в анализе проблемы выбора парадигмы методов искусственного интеллекта, в определении системы оценок, наиболее полно отражающих особенности предметной области, для которой выбирается парадигма, и в разработке программы, формирую-щей стек методов обработки данных. Учитывая многообразие методов искусственного интеллекта, для конкретизации задачи исследования рассматривались методы машинного обучения. Для обеспечения возможности применения более простых методов анализа для получаемых данных был предусмотрен выбор статистических методов, также относящихся к технологии машинного обучения. Разработанный алгоритм выбора стека методов искусственного интеллекта содержит много-ступенчатую процедуру. Она включает в себя следующее: оценка важности параметров с точки зрения их влияния на целевой параметр; применение системы нечеткого вывода, которая на основе задаваемых экспертных оценок характеристик данных ранжирует предложенный набор методов обработки; подбор сайтов и поиск в них ключевых слов предметной области, отражающих за-дачу, для решения которой применяются обрабатываемые данные. Представлены результаты работы программы, написанной на языке MatLAB и реализующей предложенный алгоритм, которые демонстрируют корректный выбор методов искусственного интеллекта на основе заданных характеристик входной информации.
Abstract: The paper proposes an algorithm for automated selection of a stack of artificial intelligence methods for data processing based on taking into account their characteristics, such as volume, presentation format, as well as the specifics of the problem solved based on these data.
The purpose of the study is to develop a system of assessments and criteria to select a stack (a list of methods reflecting different levels of their suitability for solving an applied problem) of artificial in-telligence methods, which makes it possible to effectively implement the required target parameters of data processing, as well as creating an algorithm to form such stack.
The task of the study was to analyze the problem of choosing a paradigm of artificial intelligence methods, to determine an assessment system that most fully reflects the features of the subject area for which the paradigm is selected, to develop a program that forms a stack of data processing methods. Considering the variety of artificial intelligence methods, and with the aim of concretizing the research task, machine learning methods were considered. To provide the possibility of applying simpler analy-sis methods to the obtained data, a choice of statistical methods also related to machine learning tech-nology was provided.
The developed algorithm for choosing a stack of artificial intelligence methods contains a multi-stage procedure. It includes the following: assessment of the parameter importance in terms of their im-pact on the target parameter; the use of a fuzzy inference system that, ranks the proposed set of pro-cessing methods based on the specified expert assessments of data characteristics; selection of web-sites and search in them for subject area keywords reflecting the task for the solution of which the pro-cessed data is used.
The paper presents the program work results written in the MatLAB language and implementing the proposed algorithm, which demonstrate the correct choice of artificial intelligence methods based on the given characteristics of the input information.
Ключевые слова: оценка прагматической ценности информации, машинное обучение, выбор методов искусственного интеллектаKeywords: assessment of the information pragmatic value, machine learning, choice of artificial intelligence methods
Просмотров: 3789
3. Интеллектуальный подход к задаче информирования и краткосрочного прогнозирования временного ряда в онлайн-режиме [№3 за 2021 год]
Авторы: Тормозов В.С. (007465@pnu.edu.ru) - Тихоокеанский государственный университет (ст. преподаватель); Золкин А.Л. (alzolkin@list.ru) - Поволжский государственный университет телекоммуникаций и информатики (доцент кафедры информатики и вычислительной техники ), кандидат технических наук; Менциев А.У. (a.mentsiev@chesu.ru) - Чеченский государственный университет (ст. преподаватель);
Аннотация: В статье рассмотрен подход к задаче информирования и краткосрочного прогнозирования временного ряда в онлайн-режиме: разработка программной системы информирования и прогнозирования временного ряда на примере курса валют на фондовой бирже Forex с применением математического аппарата искусственных нейронных сетей. В работе приводятся спроектированная информационно-функциональная схема системы и сервера прогнозирования, применяемая для исследований нейросетевая структура. Реализованы серверы прогнозирования на языке программирования С++, а также обработки запросов доступа на основе web-сервера Tomcat, генерирующего jsp-страницу с текущими валютными котировками и результатом прогнозирования. Спроектирована и разработана программная система, предназначенная для информирования и прогнозирования валютных котировок на рынке Forex в онлайн-режиме. Разработанная и реализованная система строго соответствует необходимым требованиям. Проблема прогнозирования будущих значений характеристик сложной системы была и остается актуальной. Наряду с традиционными методами прогнозирования временных рядов на сегодняшний день активно используется теория искусственных нейронных сетей, которая хорошо за-рекомендовала себя в области управления, там, где раньше требовался человеческий интеллект, в частности, при решении задач прогнозирования. Интерес к нейронным сетям вызван как теоретическими, так и прикладными достижениями в этих областях. На основании результатов эксперимента сделан вывод, что с помощью модели прогнозирования значений валютных котировок можно строить достаточно достоверные краткосрочные прогнозы. Для большинства примеров выборки для тестирования прогноз показал правильное направление краткосрочного изменения исследуемой котировки.
Abstract: The problem of predicting future values of the complex system characteristics remains important. Nowadays, along with traditional methods for predicting time series, the theory of artificial neural net-works is used, which has proven itself well in the control field, where the use of human intelligence was previously necessary, in particular in solving prediction problems. The interest in neural networks is due to both theoretical and applied advances in this field.
The paper considers the development of a software system for informing and forecasting the time series using the example of the exchange rate on the Forex stock exchange using a mathematical appa-ratus of artificial neural networks. The paper presents the designed information and functional diagram of the prediction system and a server, the conceptual and physical data model used for research of the neural network structure. A prediction server in the C++ programming language is implemented, as well as an access request processing server based on the Tomcat Web server, which generates a jsp page with current currency quotes and a forecast result. A software system has been designed and de-veloped to inform and predict currency quotes in the Forex market online. The developed and imple-mented system strictly meets the set requirements.
Based on the experimental results, it can be concluded that with the help of a model for predicting the values of currency quotes, it is possible to make fairly reliable short-term forecasts. For the most testing samples, the forecast showed the correct direction of short-term change in the studied quota-tion. The constructed forecasting model helps making fairly reliable short-term forecasts.
Ключевые слова: валютные котировки, forex, временной ряд, прогнозирование, программная системаKeywords: currency quotes, forex, time series, forecasting, software system
Просмотров: 4239
4. Подход к моделированию функционирования взаимосвязанных систем энергетики в условиях возмущений и его программная поддержка [№3 за 2021 год]
Авторы: Еделев А.В. (flower@isem.sei.irk.ru) - Институт систем энергетики им. Л.А. Мелентьева СО РАН (старший научный сотрудни), кандидат технических наук; Береснева Н.М. (beresneva@isem.irk.ru) - Институт систем энергетики им. Л.А. Мелентьева СО РАН (научный сотрудник), кандидат технических наук;
Аннотация: Целью исследования является разработка подхода к моделированию функционирования взаимосвязанных систем энергетики в условиях возмущений, который имеет универсальный характер по отношению к различным классам возмущений и энергетическим комплексам разных уровней территориальной иерархии. Актуальность работы определяется необходимостью обеспечения устойчивого функционирования энергетики в условиях различных возмущений – от высоких колебаний цен на энергоносители и ухудшения погодных условий до крупномасштабных природных катаклизмов и техногенных катастроф. Новизна подхода по сравнению с другими заключается в его ориентации на применение высокопроизводительных вычислений для ускорения расчетов и в явном разделении модели энергетической инфраструктуры на структурную и функциональную части. Структурная часть представляет топологию инфраструктуры в виде сети, функциональная описывает распределение потоков энергоресурсов по инфраструктуре и ее реакцию на воздействие возмущения. Деление модели энергетической инфраструктуры на структурную и функциональную части используется как основополагающий принцип при моделировании не только систем энергетики, но и энергетических комплексов, которые в предлагаемом подходе рассматриваются как метасистемы взаимосвязанных систем энергетики. Модель энергетического комплекса строится путем объединения структурных и функциональных частей моделей отдельных систем энергетики на основе предопределенных взаимосвязей между ними. Универсальный характер предлагаемого подхода также поддерживается его программной реализацией с помощью средств метапрограммирования языка С++, что значительно экономит время при создании пакетов прикладных программ, предназначенных для оценки адаптивности энергетических комплексов. Применение подхода продемонстрировано на разработке модели энергетики страны, которая используется в распределенном пакете прикладных программ для глобального или пространственного анализа уязвимости, поиска критических элементов энергетического комплекса.
Abstract: The purpose of the study is to develop an approach to modeling the functioning of interconnected en-ergy systems under disturbance conditions, which has a universal character in relation to different classes of disturbances and energy complexes of different levels of the territorial hierarchy.
The relevance of the work is determined by the need to ensure the energy sector sustainable func-tioning affected by various disturbances ranging from high fluctuations in energy prices and worsening weather conditions up to large-scale natural disasters and man-made disasters.
The novelty of the approach in comparison with others is its focus on using high-performance com-puting to speed up calculations and to divide the energy infrastructure model into structural and func-tional parts.
The structural part represents the infrastructure topology in the form of a network. The functional part describes the distribution of energy flows across the infrastructure and its response to the impact of disturbances. The division of the energy infrastructure model into structural and functional parts is a fundamental principle in modeling not only energy systems, but also energy complexes, which are con-sidered as metasystems of interconnected energy systems in the proposed approach.
The energy complex model is built by combining the structural and functional parts of the models of individual energy systems based on predetermined relationships between them. The universal nature of the proposed approach is also supported by its software implementation using the meta-programming tools of the C++ language, which significantly saves time when creating software packag-es designed to assess the adaptability of energy complexes.
The paper demonstrates the application of the approach on the development of a country's energy model that is used in a distributed package of applied programs for global or spatial analysis of vulner-ability, search for critical elements of the energy complex.
Ключевые слова: пакет прикладных программ, распределенная вычислительная среда, уязвимость, адаптивность, энергетический комплекс, система энергетикиKeywords: application package, distributed computing environment, fault, adaptability, energy sector, energy development
Просмотров: 3408
5. Способы ускорения подготовки и встраивания цифрового водяного знака с использованием мобильных устройств на основе преобразования Арнольда и вейвлет-преобразования [№3 за 2021 год]
Авторы: Зотин А.Г. (zotinkrs@gmail.com) - Сибирский государственный аэрокосмический университет им. акад. М.Ф. Решетнева, г. Красноярск (доцент), кандидат технических наук; Проскурин А.В. (proskurin.av.wof@gmail.com) - Сибирский государственный университет науки и технологий им. академика М.Ф. Решетнева (доцент), кандидат технических наук;
Аннотация: В последние годы технология цифрового маркирования фото- и видеоматериалов приобретает все большее значение из-за взрывного роста объемов информации, передаваемой через незащищенные каналы связи. Встроенные с помощью этой технологии цифровые водяные знаки позволяют сократить объемы передаваемой информации, а также могут применяться для защиты изображений (носителей) от незаконного использования. Для более эффективной реализации послед-ней задачи проводятся различные исследования с целью повышения устойчивости, незаметности и защищенности цифровых водяных знаков. В большинстве случаев это приводит к увеличению требуемой вычислительной мощности, что затрудняет применение цифрового маркирования в мобильных устройствах. В данной работе предложены несколько способов снижения вычислительных затрат и уменьшения времени вычислений методов цифрового маркирования, основанных на преобразовании Арнольда и вейлет-преобразовании. Первый способ заключается в линейной интерпретации цифровых водяных знаков и изображения-носителя, что позволяет избежать использования двойных циклов. Второй способ состоит в применении таблиц преобразований для замены непосредственных вычислений. Одна из таких таблиц позволяет выполнять преобразование Арнольда за определенное время вне зависимости от количества итераций. Для определения количества итераций для каждого блока используются хэш-код секретного ключа и специально сформированные для этого таблицы. Третий способ сокращения времени встраивания цифровых водяных знаков состоит в многопоточном выполнении, реализованном с помощью технологии OpenMP. В совокупности с применением линейной интерпретации это дает ускорение в 1,90, 2,56 и 3,01 раза для двух, трех и четырех потоков соответственно.
Abstract: In recent years, digital watermarking technology has become increasingly important due to the explo-sive growth of data transmitted through unprotected communication channels. Digital watermarks can reduce the amount of transmitted information and be used to protect images (hosts) from illegal use. For a more effective implementation of the latter task, various studies are being carried out in order to improve robustness, imperceptibility and security of the watermark. In most cases, this leads to an in-crease in computational costs, which makes it difficult to use digital watermarking in mobile devices.
This work proposes several ways to reduce computational costs and computation time of digital wa-termarking methods based on Arnold and wavelet transforms. The first way consists in linear interpre-tation of digital watermark and a host, so it avoids the use of double cycles. The second way is to use lookup tables (LUT) to replace direct calculations. One of these tables allows performing the Arnold transform in certain time regardless of the number of iterations. Iterations for each block are deter-mined using hash code of the secret key and specially formed tables. The third way of digital water-marks embedding time reduction is multithreaded execution implemented using the OpenMP technolo-gy. In combination with linear interpretation, this results in accelerations of 1.90, 2.56 and 3.01 times for two, three and four threads, respectively.
Ключевые слова: openmp, таблицы преобразования, преобразование арнольда, цвз, цифровые водяные знакиKeywords: OpenMP, lookup tables, arnold transform, digital watermarks, digital watermarks
Просмотров: 3804
6. Подходы к обеспечению визуализации данных на устройствах с использованием современных операционных систем реального времени [№3 за 2021 год]
Авторы: Баженов П.С. (bps@niisi.ras.ru) - Центр визуализации и спутниковых информационных технологий ФНЦ НИИСИ РАН (программист); Гиацинтов А.М. (algts@inbox.ru) - Центр визуализации и спутниковых информационных технологий НИИСИ РАН (cтарший научный сотрудник); Мамросенко К.А. (kirillam@ya.ru) - Научно-исследовательский институт системных исследований РАН, г. Москва (руководитель Центра), кандидат технических наук;
Аннотация: В работе рассматриваются подходы к проектированию драйвера контроллера вывода на экран для встраиваемых систем, в которых, как правило, применяются системы на кристалле и современные операционные системы реального времени. Описаны общие принципы используемой операционной системы реального времени, такие как мобильность, гибкие средства планирования, управляемость и т.д., а также применение международных стандартов (стандарт C, POSIX 1003.1, ARINC 653). Приведены общие принципы работы контроллеров вывода на экран, в том числе реализация оверлеев, предназначенных для отображения видеопотоков на одном экране либо достижения эффекта, подобного хромакеингу, возможности аппаратной поддержки двух и более дисплеев. В предлагаемом методе проектирования драйверов определяются основные параметры контроллера вывода на экран, порядок задания данных параметров для корректного вывода изображения на экран. Также приняты во внимание особенности, связанные с использованием функциональности прерываний и определением рабочей частоты контроллера. В отличие от известных решений в методе учитываются особенности ряда операционных систем реального времени: отсутствие специализированного API для взаимодействия с графическими устройствами и ресурса-ми, прямое обращение к регистрам устройств из пользовательского пространства. Рассмотрены подходы к отладке ПО на устройстве, а также с использованием систем прототипирования, основанных на ПЛИС, имеющих ряд особенностей, в том числе низкую скорость выполнения операций. Метод апробирован при разработке драйвера контроллера вывода на экран – отдельного компонента для отечественной операционной системы реального времени в составе сервера X Window System.
Abstract: The paper considers various approaches to developing display controller driver software for embedded systems, which usually use System-on-chip (SOC) solutions and real-time operating systems (RTOS). It also describes the main principles and design decisions of the chosen RTOS, such as portability, flexi-ble scheduling, responsiveness, etc., as well as used standards (C language, POSIX 1003.1, ARINC 653). The authors list general operating principles of the display controller hardware including support for several displays and overlays that can be used for displaying multiple video streams on one screen or achieving the effect similar to chroma keying.
The proposed method for developing display controller drivers defines the main parameters of the display controller hardware and the steps necessary to show an image on a screen correctly. The meth-od also takes into account the features related to using hardware interrupts and estimating the frequen-cy required for display controller to show an image on a screen correctly with the defined screen mode. Contrary to the known methods, the proposed method takes into account various features of the many real-time operating systems: lack of dedicated API to interact with graphics hardware and resources, seamless access to hardware registers from user space and so on. The paper considers several ap-proaches to debugging software on the target hardware as well as using prototyping systems based on FPGA. Prototyping systems usually introduce additional challenges to debugging, such as low simula-tion speed.
The proposed method was tested during the development of the display controller driver for the home made RTOS, specifically – an X Window System display driver.
Ключевые слова: arinc, posix, встраиваемые системы, x window system, контроллер вывода на экран, драйвер, операционные системы реального времени, визуализацияKeywords: arinc, posix, embedded systems, x window system, display controller, driver, real-time operating systems, render
Просмотров: 3603
7. Метод построения программных средств моделирующих комплексов военного назначения [№3 за 2021 год]
Автор: Костров А.С. (godfatherm69@yandex.ru) - Военная академия воздушно-космической обороны им. Г.К. Жукова (адъюнкт);
Аннотация: Для повышения оперативности и обоснованности принимаемых органами военного управления решений применяются моделирующие комплексы военного назначения, представляющие со-бой совокупность технических и программных средств, обеспечивающих производство расчетов и имитационного моделирования военных действий. Анализ структуры и функциональных возможностей программных средств современных моделирующих комплексов показал, что на оперативность их применения при использовании по назначению в значительной степени влияет продолжительность ввода исходных данных о действиях потенциального противника. Однако сегодня в общей программной архитектуре моделирующих комплексов, принятых на снабжение в подразделения органов управления, не реализован конкретный технологический инструментарий, позволяющий минимизировать временные затраты на ввод информации в условиях ограниченных сроков применения программных средств. В статье рассмотрены вопросы построения программных средств в моделирующих комплексах военного назначения, позволяющих сократить временные затраты на ввод исходных данных в процессе моделирования боевых действий в воздушно-космической сфере. Целью данной статьи является оценка влияния замены действительных значений входных параметров об ударе вероятного воздушно-космического противника значениями по умолчанию на показатели результатов имитационного моделирования боевых действий. Научная новизна заключается в разработке нового метода построения программных средств моделирующих комплексов военного назначения. Приведены числовые примеры расчета значений по умолчанию. Предложен предпочтительный вариант построения программных средств на примере внедрения технологических разработок в общую программную архитектуру моделирующего комплекса.
Abstract: Nowadays, in order to increase the efficiency and validity of decisions taken by military com-
mand and control bodies, there are military simulation complexes. They are a combination of hardware and software that ensure calculations and simulation of military operations. The analysis of the struc-ture and functionality of the software of modern modeling complexes has shown that their efficiency when used for their intended purpose is largely affected by the duration of input of initial data on po-tential adversary’s actions. However, in the general software architecture accepted for supply to the subdivisions of the control bodies, modeling complexes, a specific technological toolkit that allows minimizing the time spent on information input under the conditions of limited periods of software ap-plication has not been implemented.
The paper discusses the issues of building software in military simulation complexes, which make it possible to reduce the time spent on entering initial data in the process of simulating combat operations in the aerospace sphere.
The purpose of this paper is to assess the effect of replacing the actual values of the input parame-ters about the strike of a probable aerospace enemy with default values on the indicators of the combat operation simulation results. Scientific novelty is the development of a new method for constructing software for military simulation complexes. There are numerical examples of calculating default values provided. The preferred option for building software is proposed on the example of introducing tech-nological developments into the general software architecture of the modeling complex.
Ключевые слова: значения по умолчанию, временные затраты, выходные параметры, входные параметры, программные средства, моделирующий комплексKeywords: default values, time costs, output parameters, input parameters, software, modeling complex
Просмотров: 3004
8. Модели анализа и прогноза загруженности вычислительных и энергетических ресурсов радиолокационной станции [№3 за 2021 год]
Автор: Непряев А.А. (nepryaev@cps.tver.ru) - НИИ «Центрпрограммсистем» (главный специалист); Шпигарь А.Н. (spehar@cps.tver.ru) - НИИ «Центрпрограммсистем» (зав. лабораторией);
Аннотация: В статье предложен метод решения проблемы распределения вычислительных и энергетических ресурсов многофункциональной многоканальной радиолокационной станции с активной фазированной антенной решеткой. Метод основан на применении авторской когнитивной системы управления ресурсами радара, которая в реальном времени планирует свои действия исходя из анализа внешней обстановки и своего внутреннего состояния. Ключевым компонентом когнитивной системы управления является радарный планировщик, реализованный на основе дополненного алгоритма планировщика Ормана, учитывающего наличие временных, энергетических и вычислительных ресурсов и обеспечивающего оптимальное распределение конечных ресурсов радара. Для решения задачи анализа и прогноза распределения энергетических ресурсов создана термическая модель приемопередающего модуля активной фазированной антенной решетки, для вы-числительных ресурсов – модель тракта обработки первичной радиолокационной информации. Термическая модель приемопередающего модуля предназначена для моделирования тепловых процессов, происходящих как во время излучений зондирующего сигнала, так и в паузах между ними. Модель тракта обработки осуществляет расчет времени, необходимого автоматизирован-ной системе для обработки входящей радиолокационной информации, и позволяет спрогнозировать уровень загрузки вычислительных ресурсов при планировании режимов работы радара. Целью статьи является демонстрация результатов моделирования работы радарного планировщика, показывающих, как с помощью разработанных моделей можно осуществлять анализ и прогноз наличия временных и энергетических ресурсов, а также перераспределять их между за-дачами радара. Показано, как при формировании временной диаграммы радарным планировщиком исполнения заданий выполняется размещение элементов временных связок заданий на конвейере временных дискретов с одновременным учетом вычислительных и энергетических ресурсов.
Abstract: The paper proposes a method for solving the problem of distribution of computing and power resources of a multifunctional multichannel radar station with an active phased antenna array.
This method is based on using a cognitive radar resource management system that plans its real-time actions based on analyzing an external situation and an internal state. The main component of the cognitive control system is a radar scheduler based on Orman's algorithm, which takes into account available time, power and computing resources and provides an optimal distribution of the radar final resources.
To solve the problem of analyzing and forecasting the distribution of power resources, there is a transceiver module thermal model; for computing resources, there is a model of the primary radar plot extraction. The transceiver module thermal model is designed to simulate thermal processes occurring during the sounding signal emission and in pauses. The processing pipeline model calculates the time required for the automated system to process the received radar information. It allows forecasting the load level of computing resources when planning the radar operation modes.
The purpose of the paper is to demonstrate the results of modeling a radar scheduler showing how it is possible to analyze and forecast the available time and power resources using the developed models, as well as how to redistribute them between radar tasks. It is shown how the radar scheduler generates a time diagram and places items of temporary task bundles on the timing pipeline taking into account computing and energy resources.
Ключевые слова: распределение ресурсов, многофункциональный радар, радиолокационная станцияKeywords: resource allocation, multifunction radar, radar station
Просмотров: 3671
9. Сравнительный анализ средств видео-конференц-связи для дистанционного обучения [№3 за 2021 год]
Авторы: Суханов М.Б. (msukhanov@yandex.ru ) - Санкт-Петербургский государственный университет промышленных технологий и дизайна (доцент), кандидат технических наук;
Аннотация: Проблема пандемии коронавирусной инфекции привела к необходимости перехода на дистанционное обучение и выбора средств видео-конференц-связи для проведения лекционных и практических занятий дистанционно. Объектом данного исследования является ПО видео-конференц-связи. Анализ публикаций по теме показал, что в настоящее время в научной литературе трудно найти обоснованные рекомендации по выбору современных средств информатизации для дистанционного обучения, мало изучены перспективы использования веб-платформ и платформ видео-конференц-связи как исследователями, так и участниками. Большой популярностью пользуются программные средства иностранных компаний. В статье проведено сравнение функциональных возможностей и особенностей ПО для видео-конференц-связи. Рассмотрены требования к компьютеру и мобильным устройствам, их технические характеристики, наиболее важные для обеспечения качественной видео-конференц-связи. Приведен пример исследования динамики производительности основных компьютерных ресурсов во время видеоконференции Zoom. Данные о производительности были получены с помощью программы «Диспетчер задач», входящей в состав операционной системы Windows 10. Показано, что программы для видео-конференц-связи потребляют много компьютерных ресурсов (процессор, оперативная память). Выявлены тенденции в применении программных средств видео-конференц-связи в российском дистанционном обучении – переход на использование корпоративных решений Microsoft, совместное использование Office 365 и Microsoft Teams, широкое применение программного средства Zoom. Поскольку видеозаписи занятий являются интеллектуальной собственностью, целесообразно импортозамещение зарубежных средств видео-конференц-связи. Преимуществами таких средств должны быть высокая надежность, безопасность, оценка уровня удовлетворенности обучающихся, когнитивный интерфейс.
Abstract: Suddenly appeared pandemic problem has led to the need to switch to distance learning and to choose video conferencing means for conducting lectures and practical classes remotely. Video conferencing software was chosen as the object of the research.
The analysis of publications on the research topic has shown that nowadays it is difficult to find reasonable recommendations in the scientific literature on the choice of modern informatization tools for distance learning, and the prospects for using web and video conferencing platforms by both re-searchers and participants are poorly studied. The video conferencing software of foreign companies is very popular.
The paper compares the functionality and features of video conferencing software. It considers the requirements for a computer and mobile devices, their technical characteristics are the most important for ensuring high-quality video conferencing. There is an example of studying the performance dynam-ics of the main computer resources during the Zoom video conference. The performance data is ob-tained using the “Task Manager” program, which is a part of the Windows 10 operating system. It is shown that video conferencing programs consume a lot of computer resources (CPU, RAM).
The paper identifies the trends in using video conferencing software in Russian distance education – the transition to using Microsoft corporate solutions, the joint use of Office 365 and Microsoft Teams, and the widespread use of Zoom software. Since video recordings of lessons are intellectual property, import substitution of foreign video conferencing tools in the field of education is advisable. The advantages of such tools should be high reliability, security, assessment of the student satisfaction level, and a cognitive interface.
Ключевые слова: импортозамещение, смартфон, ноутбук, облачные сервисы, видеосвязь, веб-конференция, онлайн-обучениеKeywords: import substitution, smartphone, laptop, cloud services, video communication, web conferences, online learning
Просмотров: 3728
10. Математическая модель вакуумной сублимационной сушки с неравномерным распределением паров по объему камеры [№3 за 2021 год]
Авторы: Мохова Е.К. (lizi5263@yandex.ru) - Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева (магистрант); Гордиенко М.Г. (chemcom@muctr.ru) - Международный учебно-научный центр Российского химико-технологического университета им. Д.И. Менделеева (ведущий научный сотрудник), кандидат технических наук;
Аннотация: Вакуумная сублимационная сушка применяется для обезвоживания термолабильных веществ и широко используется в биотехнологии, фармацевтической и пищевой промышленности для получения сухих тканей, препаратов и продуктов без потери их структурной целостности и биологической активности. В настоящее время существует необходимость исследования влияния градиентов давления, возникающих в вакуумной камере, на скорость процесса сушки материалов, находящихся на разном удалении от конденсора. Неравномерный отвод паров растворителя от поверхности материала во время сушки может приводить к возникновению существенных различий в скорости сушки в разных участках камеры. В данной работе были совместно использованы математическая модель для расчета кинетики процесса вакуумной сублимационной сушки (собственное ПО) и модель на основе вычислительной гидродинамики (Computational Fluid Dynamics, CFD) для прогнозирования давления водяных паров над поверхностью материала (программный пакет Ansys Fluent 17.0). Передача данных между моделями осуществлялась посредством передачи значений массового потока испаряемой влаги, рассчитанного по модели кинетики сушки, через файлы UDF в заданные интервалы времени. Данные UDF-файлов использовались в качестве граничных условий. Полученные распределения парциального давления водяного пара передавались в модель кинетики в качестве граничных условий для следующего цикла итераций. Совместное решение двух математических моделей позволило получить кинетические характеристики процесса сушки для 2 масс. % водного альгината натрия с учетом неравномерного распределения водяных паров по объему камеры. Было показано, что для модели лиофилизатора ScanVac Coolsafe 100-9 при рассмотренных массовых по-токах наблюдается быстрое выравнивание профиля давления по высоте рабочей камеры, что обеспечивает однородные условия сушки материала. На основании результатов серии вычисли-тельных экспериментов даны рекомендации по тепловому режиму вакуумной сублимационной сушки материалов медицинского назначения на основе альгинатного гидрогеля.
Abstract: A vacuum freeze-drying process is used to dehydrate thermolabile substances, and is widely used in biotechnology, pharmaceutical and food industries to obtain dry tissues, drugs and products without losing their structural integrity and biological activity. Nowadays, there is a need to study the influence of pressure gradients in the vacuum chamber on the drying rate of materials located at different dis-tances from the condenser. Uneven removal of solvent vapor from the surface of the material during the drying process can lead to significant differences in drying rates in different parts of the chamber.
Within the framework of this work, the authors jointly used two models: a mathematical model for calculating the kinetics of the vacuum freeze-drying process (native software); Computational Fluid Dynamics (CFD) model for predicting water vapor pressure above a material surface (Ansys Fluent 17.0 software package). The data between the models was transferred by transferring the values of the mass flow of evaporated moisture calculated by the drying kinetics model, through UDF files at speci-fied time intervals. UDF data was used as boundary conditions. The obtained distributions of the water vapor partial pressure were transferred to the kinetic model as boundary conditions for the next cycle of iterations. The joint solution of two mathematical models made it possible to obtain the kinetic char-acteristics of the drying process for 2 mass. % aqueous sodium alginate taking into account the uneven distribution of water vapor over the vacuum chamber volume. The paper shows that for the ScanVac Coolsafe 100-9 dryer model at the considered mass flows, there is a rapid equalization of the pressure profile along the height of the working chamber, which ensures uniform conditions for material drying. Based on the results of a series of computational experiments, the authors give recommendations on the thermal regime of vacuum freeze-drying of medical materials based on alginate hydrogel.
Ключевые слова: математическое моделирование, cfd, кинетика сушки, тепло- и массоперенос, вакуумная сублимационная сушкаKeywords: mathematical and computer modeling, cfd, kinetics of drying, heat and mass transfer, vacuum freeze-drying
Просмотров: 3847
| 1 | 2 | Следующая → ►
