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

Авторитетность издания

ВАК - К1
RSCI, ядро РИНЦ

Добавить в закладки

Следующий номер на сайте

2
Ожидается:
16 Июня 2024

Статьи журнала №3 2015

11. Нейросетевое приложение для оценивания характеристической экспоненты процесса Леви на примере распределения Бандорффa-Нильсена [№3 за 2015 год]
Авторы: Белявский Г.И. (gbelyavski@sfedu.ru) - Институт математики, механики и компьютерных наук Южного федерального университета, ул. Мильчакова (профессор), доктор технических наук; Пучков Е.В. (puchkoff@i-intellect.ru) - Академия строительства и архитектуры Донского государственного технического университета, ул. Социалистическая, 162, г. Ростов-на-Дону (доцент), кандидат технических наук; Лила В.Б. (lila@i-intellect.ru) - Ростовский государственный строительный университет, г. Ростов-на-Дону (ассистент кафедры), кандидат технических наук;
Аннотация: Применение метода главных компонент и обобщенного метода главных компонент для анализа данных не всегда оправданно, поскольку не всегда существуют моменты необходимого порядка у анализируемого закона распределе ния. В то же время продолжает расти интерес к процессам Леви в связи с их многочисленными приложениями, а процесс Леви является именно тем процессом, для которого метод главных компонент неприменим. Важным свойством процесса Леви, упрощающим анализ, является то, что этот процесс полностью определяется комплексно- значной функцией вещественного аргумента – характеристической экспонентой. Идентифицировать процесс Леви – значит найти оценку характеристической экспоненты по обучающей выборке. Свойство независимости и однородности приращений процесса Леви позволяет использовать приращения процесса в качестве обучающей выборки. В статье рассматривается задача построения нейросетевой модели для оценки характеристической экспоненты на заданном интервале изменения аргумента. Для оценки характеристической экспоненты процесса Леви предложен стохастический аналог адаптивного алгоритма обучения нейросети, использующий потенциальные функции Ланцоша. Алгоритм обучения опробован на гиперболическом распределении Бандорффа-Нильсена. Гиперболическое распределение является смесью нормальных законов, что позволило без особых усилий сгенерировать обучающую выборку. В результате нейросеть с удовлетворительной степенью точности вычислила оценку характеристической экспоненты процесса Леви.
Abstract: Application of the method of principal components and the generalized method of principal components to analyze data is not always reasonable, because the moments of necessary order don’t always exist in the analyzed distribution. At the same time, the interest in Levy processes continues to increase due to their numerous applications, but the principal component method is not applicable to the Levy process is. An important feature of the Levy process, which simplifies the analysis, is that the Levy process is completely defined by a complex-valued function of a real argument. It is a characteristic exponent. To identify the Levy process is to find the estimate of the characteristic exponent in the training set. The property of independence and homogeneity of Levy process increments allows using the increment of the process as a learning sample. The article considers the problem of building a neural network model for estimation of the characteristic exponent at a given interval of the argument. To estimate the characteristic exponent of the Levy process the authors propose the stochastic analogue of the adaptive neural network learning algorithm that uses the potential functions of Lanczos. The learning algorithm is tested on a hyperbolic Bandorff-Nilsen distribution. The hyperbolic distribution is a mix of normal laws, which allows generating a training sample with little effort. As a result the neural network has calculated an estimation of the Levy process characteristic exponent with a satisfactory degree of accuracy.
Ключевые слова: гиперболичское распределение бандорффa-нильсена, характеристическая экспонента, процесс леви, адаптивный алгоритм, нейронные сети
Keywords: giperbolichskoe distribution bandorffa-nielsen, characteristic components, Levy process, adaptive algorithm, neural network
Просмотров: 7805

12. Автоматизация имитационного моделирования сложных систем в распределенной вычислительной среде [№3 за 2015 год]
Авторы: Феоктистов А.Г. (agf@icc.ru) - Институт динамики систем и теории управления Сибирского отделения РАН; Башарина О.Ю. (basharinaolga@mail.ru) - Иркутский государственный университет, кандидат технических наук;
Аннотация: Одним из наиболее эффективных подходов к анализу процессов функционирования сложных систем является имитационное моделирование. Построение моделирующей программы, адекватно отображающей исследуемый объект, во многом является нетривиальной задачей и требует от ее разработчика высокой математической и программистской квалификации, тем более, когда речь идет о параллельной или распределенной программе. Таким образом, возникает потребность в высокоуровневых инструментальных средствах автоматизации этого процесса, которые позволят максимально использовать потенциал высокопроизводительной вычислительной техники и обеспечат построение сложной технологической цепочки: от специалиста-предметника, формулирующего задачу, к математику, создающему модель, затем к программисту и только потом – к тем, кто занимается непосредственно вычислениями. В статье рассматриваются новые инструментальные средства автоматизации процесса имитационного моделирования сложных систем, базирующиеся на использовании распределенной вычислительной среды для выполнения моделей. Приводится технология применения инструментальных средств при решении задач исследования сложных систем. Процесс моделирования осуществляется путем многовариантных распределенных вычислений, что позволяет существенно сократить время решения задачи. В качестве распределенной вычислительной среды предлагается использовать вычислительные кластеры, организованные на базе персональных компьютеров учебно-образовательных и научных организаций, объединенных локальной сетью. Приводятся примеры применения инструментальных средств в процессе решения ряда важных практических задач. Принципы работы, технология применения, способы и средства реализации рассмотренных инструментов обеспечивают широкий спектр использования их функциональных возможностей для имитационного моделирования сложных систем в самых различных сферах человеческой деятельности.
Abstract: One of the most effective approaches to the analysis of complex systems is simulation modeling. The process of building simulation program, which adequately reflects the object of study, is a non-trivial task and requires high mathematical and programming skills from its developer, especially when it comes to a parallel or distributed program. Thus, there is a need for high-level tools for automation of this process, that will maximize the potential of high-performance IT-equipment and provide building a complex technological chain: from task formulation to model creation, then to software development and to carrying out a computational experiment. The article considers new software tools of complex system modeling based on the use of distributed computing environment. The authors represent the technology of software tools implementing to solve the research tasks of complex systems. Modeling is carried out using multiversion distributive calculations that allow reducing the time for task solution. As an example of distributive computing environment the authors take computer clusters based on the personal computers from educational and scientific establishments. The article represents the examples of software tools implementation in the process of important practical tasks solution. The principles of work, the technology of application, means and ways of implementing the above mentioned instruments provide the wide range of using their functional possibilities for complex systems simulation modeling in different fields of human activity.
Ключевые слова: распределенная вычислительная среда, инструментальные средства, автоматизация имитационного моделирования, сложная система
Keywords: distributed computing environment, toolkit, simulation modeling automation, complex system
Просмотров: 8184

13. Оптимизация процесса обнаружения орбит новых космических объектов с помощью параллельного расчета возможных орбит [№3 за 2015 год]
Авторы: Трушкова Е.А. (katerinatr@mail.ru) - Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова РАН, доктор физико-математических наук; Матвеев Г.А. (gera@prime.botik.ru) - Институт программных систем им. А.К. Айламазяна РАН (ведущий инженер-исследователь);
Аннотация: Наблюдение и каталогизация малоразмерных объектов космического мусора в околоземном космическом пространстве требуют совершенствования применяемых методов и алгоритмов получения и обработки информации для повышения эффективности работы оптических средств. Один из подходов оперативного обнаружения и определения орбит некаталогизированных объектов космического мусора апробирован и успешно применяется на российских оптических наблюдательных наземных средствах. Однако много времени тратится на операцию полного перебора коротких серий измерений (треков) и выбор разнесенных во времени трех треков, предположительно, относящихся к одному объекту космического мусора и используемых для последующего построения возможной первоначальной орбиты. Данная статья посвящена вопросу сокращения перебора треков посредством предварительного анализа полученных измерений с помощью априорного построения границ изменения параметров возможных орбит. Вычисли-тельные эксперименты, проводимые в рамках исследования этой прикладной задачи, направлены на уменьшение средней скорости обработки одного трека при увеличении точности полученной оценки. Скорость обработки одного трека естественным образом ограничена, так как, являясь частью общей программы обработки траекторных измерений, построение оценки параметров возможных орбит для каждого трека не должно сильно влиять на общее время цикла обработки измерений. При этом уменьшение средней скорости обработки одного трека и одновременное повышение точности оценок становятся возможными при параллельной организации работы программы. Так, для оптимизации работы программы обнаружения и определения орбит новых космических объектов предлагается параллельный алгоритм построения границ изменения параметров возможных орбит для последующего выбора троек треков, допустимые области изменений параметров которых имеют непустое пересечение. Алгоритм реализован на языке Т++ для Т-системы с открытой архитектурой (OpenTS).
Abstract: Observation and cataloging of small debris objects in near–Earth space requires the improvement of the methods and algorithms for obtaining and processing information to improve the efficiency of the optical means. One of the approaches for operative detection of uncatalogued space debris objects orbits has been tested and used successfully in Russian optical observation ground facilities. However, much time is spent on the operation of the exhaustive search of short series of measurements (tracks) and the choice of three series separated in time, presumably belonging to the same object debris and used for the subsequent construction of a possible initial orbit. The article considers the issue of reducing tracks exhaustive search using preliminary analysis of the measurements by a priori constructing the boundaries of possible orbits parameters’ changes. Computational experiments within the research of this application problem are aimed at reducing the average processing speed of one track by increasing the accuracy of estimation. The processing speed of one track is naturally limited since the construction of the possible orbits parameter estimates for each track should not greatly affect the time of the overall measurement processing cycle as part of a trajectory measurements general processing program. The decrease in the average processing speed of one track and the simultaneous increasing the accuracy of estimates is possible with a parallel operation of the program. So, in order to optimize the program for detecting and determining the orbits of new space objects it is proposed to use a parallel algorithm for constructing the boundaries of the possible orbits changes for selection of allowable triples of tracks which have nonempty intersection. The algorithm is implemented in T++ for a T-system with an open architecture (OpenTS).
Ключевые слова: параллельное расширение си++, т-система, opents, язык программирования т++, динамическое распараллеливание, параллельный алгоритм, первоначальная орбита, околоземное космическое пространство, космический мусор
Keywords: с++parallel extension, t-system, opents, T++ programming language, dynamic parallelization, parallel algorithm, the initial orbit, near-Earth space, space debris
Просмотров: 7367

14. Вопросы создания АСУ космическими полетами беспилотных аппаратов в околоземном пространстве [№3 за 2015 год]
Авторы: Арепин Ю.И. (arep@cps.tver.ru) - НИИ «Центрпрограммсистем», г. Тверь, доктор технических наук; Доронкина А.Н. (annadoronkina@bk.ru) - Тверской государственный университет (аспирант);
Аннотация: На сегодняшний день актуально создание АСУ космическими полетами беспилотных аппаратов в околоземном пространстве одним космическим аппаратом или их группировкой. Одно из центральных мест в задачах управления космическими полетами занимает баллистико-навигационное обеспечение, включающее постановку задач, разработку методов и алгоритмов их решения, комплекс вычислительных процедур, которые используются в дальнейшем при управлении полетом космического аппарата. Одной из задач баллистико-навигационного обеспечения является определение параметров движения космических аппаратов в пространстве (текущих и прогнозных). Навигационное обеспечение дает возможность определять и уточнять полет космического аппарата, обеспечивать наведение, сбли-жение, спуск с орбиты и т.д. Анализ процессов функционирования, проблем создания АСУ космическими полетами невозможны без построения математической модели или агрегированной совокупности моделей составных элементов, отражающих свойства объекта моделирования. Одной из основных задач космических полетов является техническая разведка из космоса, предназначенная для укрепления оборонной мощи РФ и национальной безопасности. Реализация насущных проблем в данной области для РФ возможна на основе создания группировки космических аппаратов при применении высокоэллиптических орбит. В этой связи в статье рассматривается актуальная задача построения спутниковых систем непрерывного обзора Земли на высокоэллиптических орбитах. Данная задача сводится к поиску экстремума функции от конечного числа параметров, имеющей смысл геоцентрического углового расстояния. Число параметров велико, критериальная функция сложна. Для облегчения анализа и упрощения вычислений предложены варианты понижения размерности задачи. Предложены показатели эффективности функционирования АСУ космическими полетами.
Abstract: Nowadays a creation of automated control systems for unmanned space missions in near-Earth space, for a spacecraft or a group of them is relevant. One of the central problems in the mission control is ballistic and navigation support, including setting targets, developing methods and algorithms to solve them, a complex of computational procedures, which are used later in the spacecraft flight control. One of the tasks of ballistic and navigation support is to determine the parameters of spacecraft motion in space (current and projected). Navigation gives you the ability to define and correct a space mission, to provide guidance, convergence, disorbit, etc. The analysis of the operation processes and the problems of creating automated control systems for mission control is impossible without a mathematical model or an aggregated set of components’ models, which reflect the properties of the modeling object. One of the main problems of spaceflights is a technical exploration of space, designed to strengthen the defense power of the Russian Federation and national security. Implementation of the pressing problems in this area for the Russian Federation is possible to base on the creation of spacecraft groups using highly elliptical orbits. In this regard, the article discusses the urgent task of building the satellite systems of continuous coverage of the Earth in highly elliptical orbits. This problem is reduced to finding the extremum of a function of a finite number of parameters, the function must have the meaning of a geocentric angular distance. The number of parameters is large, the criterion function is composite. To facilitate the analysis and simplify the calculations, the authors suggest the variants of problem dimension reduction, as well as the parameters of the operating effect of spaceflights automated control systems.
Ключевые слова: непрерывный обзор поверхности земли, оптимизация, спутниковая система, высокоэллиптическая орбита, техническая разведка, математическая модель, баллистико-навигационное обеспечение, космический аппарат, автоматизированная система управления
Keywords: continuous review of the Earth's surface, optimisation, satellite system, highly elliptical orbits, technical intelligence, mathematical model, ballistic and navigation support, spacecraft, automatized control system
Просмотров: 10381

15. Определение перспективных характеристик самолетов с помощью кластерного анализа [№3 за 2015 год]
Авторы: Вестяк В.А. (kaf311@mai.ru) - Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет) (зав. кафедрой), доктор физико-математических наук; Малашкин А.В. (malashkin_a_v@mail.ru) - Московский институт электроники и математики Национального исследовательского университета Высшей школы экономики (доцент), кандидат физико-математических наук; Малашкин А.А. (malashkin.andrey@mail.ru) - Радиотехнические и информационные системы (ведущий инженер-программист);
Аннотация: Проектирование новых типов легкомоторных самолетов требует обоснования предполагаемой пассажировме-стимости и грузоподъемности. В фундаментальных трудах излагаются основные подходы, задачи и методы их решения, связанные с общим проектированием самолетов различного назначения, а также вопросы проектирования отдельных частей самолета. В настоящей статье уделено внимание именно автоматизации решения проектной задачи: разработан и программно реализован эффективный алгоритм модифицированного кластерного анализа данных пассажирских авиаперевозок. На основе имеющихся в литературе данных кратко обосновывается необходимость проектирования отечественного самолета пассажировместимостью до 19 человек. При проектировании борта, харак-теризующего конкретную авиаперевозку, учитывались следующие параметры: дальность перелета, количество пассажиров и вес коммерческого груза. В случае использования классических подходов кластерного анализа (K-means или K-medians с конечным количеством кластеров) в каждом кластере будут находиться авиаперевозки, превышающие возможности самолета, с характеристиками, соответствующими характеристикам кластера. Каждая перевозка представляет собой точку в трехмерном пространстве, оси которого имеют разную размерность (км, количество пассажиров, кг), поэтому возникает проблема измерения расстояния в таком пространстве, так как подобрать эффективную метрику в нем не представляется возможным. В связи с этим использован не упомянутый классический подход, а оригинальный метод перехода от трехмерного к одномерному пространству для кластерного анализа. Предложен и обоснован критерий остановки алгоритма. Обработаны реальные данные о 1 017 конкретных авиаперевозках. Полученные результаты могут быть использованы проектировщиками самолетов и инженерами, занимающимися разработкой облика самолета.
Abstract: The development of new types of light airplanes requires justification for passenger and weight-lifting capacities. The fundamental works [2] describe crucial problems of aircraft development for various purposes and methods of their solutions. The problems also concern the issues of general design of airplanes’ particular parts. The article pays attention to finding a solution for automation of the design objective: the effective algorithm of modified cluster data analysis for passenger air travel was developed and software-implemented. In short, based on the literature review, the authors explain the necessity of designing a local airplane with passenger capacity up to nineteen people. The development of an airplane for a specific airline operation takes into account the following parameters: transit range, the amount of passengers and weight of commercial cargo. In case of using cluster analysis classic approaches (K-means or K-medians with a finite number of clusters), in each cluster there will be airline operations exceeding aircraft capabilities with cluster specifications. Moreover, each airline operation represents a point in a three-dimensional space, each axis has a different dimension (kilometres, the amount of passengers, kilograms). Therefore, the problem of measuring the distance in this kind of a dimension arises: it is impossible to select the effective metric in such a dimension. That's why instead of the above-mentioned classic approach the authors used the original method of changing from three-dimensional to one-dimensional space for cluster analysis. It allows using a general Euclidean metric. The criteria of stopping the algorithm is offered and justified. The actual data of 1017 airline operations was processed. The acquired results can be used by aircraft designers and engineers working on aircraft concepts.
Ключевые слова: анализ данных, кластерный анализ, кластер, авиаперевозка, проектирование самолета
Keywords: data analysis, cluster analysis, cluster, airline operations, airplane design
Просмотров: 8184

16. Объективные методы вероятностной оценки степени адекватности имитационного моделирования в информационных системах освоения эргатических радиоэлектронных объектов [№3 за 2015 год]
Авторы: Потапов А.Н. (potapov_il@mail.ru) - Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил «Военно-воздушная академия им. проф. Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина» (доцент, зам. начальника кафедры), кандидат технических наук; Абу-Абед Ф.Н. (aafares@mail.ru) - Тверской государственный технический университет (доцент, декан), кандидат технических наук; Мартынов Д.В. (idpo@tstu.tver.ru) - Тверской государственный технический университет (Мартынов), кандидат технических наук; Кордюков Р.Ю. (romkord@yandex.ru) - Главное управление научно-исследовательской деятельности и технологического сопровождения передовых технологий МО РФ, ул. Профсоюзная, 84/32, г. Москва (зам. начальника Главного управления), кандидат технических наук;
Аннотация: На основании того, что у современных тренажеров моделирующее устройство имеет иерархическую (модульную) структуру построения, разработан метод, с помощью которого для каждого иерархического уровня по мере близости результатов его моделирования к действительности определяется количественная оценка адекватности имитационного моделирования в тренажере. Данный метод позволяет устранить недостатки, свойственные методу оценки адекватности тренажера в виде «черного ящика». Это является его достоинством. Однако он имеет недостаток – формирование методических ошибок. Ошибки образуются в процессе разложения функционалов объекта и модели в ряды Тейлора и ограничения в использовании их членов. Очевидно, что данную ошибку можно выявить на основании со-поставления оценок адекватности, полученных вторым и первым методами. В дальнейшем выявленную таким образом методическую ошибку можно учесть при использовании подтвержденных функционалов для получения новых статистических данных (x). При этом в случае изменения условий применения радиоэлектронных объектов нет необходимости в получении дополнительных статистических данных. При модернизации отдельных подсистем радио-электронных объектов требуются дополнительные статистические данные лишь от этих подсистем. Однако для гарантии правильности индикации сопутствующего признака конфликта применения тренажеров в процессе их испытания и сертификации желательно (по мере возможности) подтверждать его методом оценки адекватности имитационного моделирования в тренажерах по их информационному полю.
Abstract: Based on the fact that modern simulators have a hierarchical (modular) structure of their analogue device, the authors have developed a method, which helps to determine the quantitative assessment of the simulation modeling adequacy in the simulator for each hierarchical level as its simulation results become closer to reality. This method eliminates the drawbacks of the method for assessing the simulator adequacy as a “black box”. This is its advantage. However, it has a disadvantage: forming distinct methodological errors. The errors appear during the decomposition of object’s functionals and model in Taylor series and limitations in the use of their members. It is obvious that this error can be detected by comparing the estimates of the adequacy, which are received using the first and the second methods. In the future, this identified methodological error can be taken into account when using confirmed functionals for new statistics. In this case, changes in the conditions of using radioelectronic facilities there is no need to obtain additional statistics. When upgrading individual subsystems of radioelectronic facilities, additional statistical data only from these subsystems is required. However, to ensure correct indication of the concomitant conflict feature in the process of testing and certification of simulators, it is advisable (if possible) to confirm it using the method of simulation modeling adequacy assessment in simulators by their information field.
Ключевые слова: радиоэлектронные объекты, информационные системы, оценка степени адекватности, имитационное моделирование, вероятностные оценки
Keywords: radio-electronic facilities, information systems, information systems adequacy assessment, simulation, probabilistic estimation
Просмотров: 11230

17. Программное обеспечение систем персонализации пластиковых карт [№3 за 2015 год]
Авторы: Заложнев А.Ю. (zalozhnev@yandex.ru) - Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова РАН, г. Москва; Финансовый университет при Правительстве РФ (профессор, главный научный сотрудник), доктор технических наук; Ломнев В.С. (lomnev@ostpack.ru) - Компания «Осткард» (менеджер по развитию бизнеса); Чистов Д.В. (zavkit@mail.ru) - Финансовый университет при Правительстве РФ (профессор, зав. кафедрой), доктор экономических наук;
Аннотация: Пластиковые карты (кредитные, дебетовые и другие) являются носителями персональной информации. Структура и процесс нанесения этой информации на карту со временем все более усложняются. Персонализация карт пред-полагает использование сложного оборудования и программно-аппаратных комплексов. Существуют различное настольное оборудование для персонализации небольшого количества пластиковых карт, а также высокопроизводительные машины и аппаратные комплексы для персонализации больших объемов карт. Персонализация может вы-полняться под управлением ПО, производимого разными разработчиками. Некоторые дополнительные технологиче-ские процессы могут осуществляться одновременно с персонализацией. Для выполнения этих операций требуется специализированное ПО. В статье рассматривается ПО для систем персонализации пластиковых карт, включая системы персонализации интеллектуальных карт, ПО для автоматизированных систем управления центрами персонализации, для систем контроля качества, управления упаковкой и сортировкой выпущенных карт, для персонализации ПИН-конвертов. В работе дано общее описание этапов выполнения работ и взаимодействия процессов, связанных с персонализацией пластиковых карт. Особое внимание уделяется отечественному импортозамещающему ПО.
Abstract: Plastic cards (credit, debit, and others) are the keepers of personal information. The structure of information recording and the process of applying information on these cards is becoming more and more complex with time. Card personalization process involves the use of complex equipment, and hardware-software complexes. There is a variety of desktop equipment for personaliza-tion of small quantities of plastic cards. High performance machines and firmware complexes for high volumes of cards personaliza-tion are also produced. Card personalization can be controlled by software from different vendors. Various additional technological processes can be performed at the same time when personalization is being done. Different types of software are required to perform these operations. The article considers the software for plastic cards personalization systems including smart cards personalization systems, personalization center management software, software for card quality control systems, issued cards packaging and sorting management software, PIN envelopes personalization software. The paper contains a general description of work stages and interac-tion of processes associated with personalization of plastic cards. Particular attention is paid to the domestic import-substituting software. Where it is possible and appropriate, the article refers to relevant electronic resources, which can be accessed via the Inter-net.
Ключевые слова: центр персонализации, персонализационная система, персонализация карт, пластиковые карты, программное обеспечение
Keywords: personalization center, personalization system, cards personalization, plastic cards, the software
Просмотров: 9684

18. Программная реализация оценивания коэффициентов Фурье при ограниченных вычислительных ресурсах [№3 за 2015 год]
Авторы: Прохоров С.А. (sp.prokhorov@gmail.com) - Самарский государственный аэрокосмический университет им. С.П. Королева (национальный исследовательский университет) (профессор, зав. кафедрой), доктор технических наук; Куликовских И.М. (kulikovskikh.i@gmail.com) - Самарский государственный аэрокосмический университет им. С.П. Королева (национальный исследовательский университет) (доцент), кандидат технических наук;
Аннотация: Научные исследования в различных областях науки и техники требуют значительных вычислительных затрат. Более трудоемкие задачи решаются с помощью суперкомпьютеров и вычислительных кластеров, которые позволяют обрабатывать большие массивы данных. С ростом вычислительной мощности мобильных устройств стало возможным их использование для решения указанной задачи, в частности, в качестве клиентов на платформах BOINC и Folding@home. Тем не менее, несмотря на аппаратные преимущества, для повышения эффективности обработки больших массивов данных необходимо адаптировать используемые для вычислений алгоритмы с учетом специфики мобильных устройств, которые накладывают ограничения на используемые ресурсы, такие как время отклика, раз-мер используемой памяти и потребляемая мощность. Целью данной работы является адаптация численно-аналитического метода оценки коэффициентов Фурье, реализованная с помощью нахождения коэффициентов связи между различными наборами функций в базисе Лагерра. Полученные аналитические соотношения в сравнении с рекуррентными соотношениями позволили снизить временные затраты и размеры используемой памяти на хранение промежуточных наборов значений. Для подтверждения эффективности предлагаемых алгоритмов была проведена серия вычислительных экспериментов в MATLAB Profiler. Адаптированные алгоритмы оценки коэффициентов разложения при ограниченных вычислительных ресурсах были положены в основу программной реализации на реальном мобильном устройстве, которая была протестирована при обработке больших массивов данных. На основе проведенных тестов сделан анализ затрачиваемых временных ресурсов при варьировании объема исходных данных и количества членов разложения ряда Фурье.
Abstract: Carrying out a scientific research in different areas requires huge amounts of computing power. Moreo-ver, computationally demanding tasks are assumed to have access to powerful servers and computing clusters and are expected to support handling big data sets. On the other hand, mobile devices have become increasingly powerful, that makes it possible to employ them in large-scale data processing, particularly, for volunteer computing like BOINC and Folding@home. Nevertheless, despite the advances in hardware, it is important to improve computational algorithms taking into account the following constraints which are determined by mobile devices characteristics: long response time, limited memory and battery life. The main purpose of this research is to create the algorithms to estimate Fourier coefficients according to these minimal requirements. To attain the aim, we employed connection coefficients method to work out specific relations for continuous Laguerre functions. In comparison with the corresponding recurrence re-lations, which entail an enormous computational cost, the proposed analytical relations require less computational re-sources to produce results (in particular, time and space). To support the theoretical results, we conducted a series of computational experiments using MATLAB Profiler. The findings of this research present the software implementa-tion of Fourier coefficients estimation to operate with limited computational resources and the results of the mobile application tested on a device. Based on these tests, we analysed the elapsed running time to process big data sets vary-ing the volume of data and the number of Fourier coefficients.
Ключевые слова: большие массивы данных, коэффициенты связи, функции лагерра, коэффициенты фурье, численно-аналитические методы, мобильные устройства, ограниченные вычислительные ресурсы
Keywords: big data sets, connection coefficients, laguerre functions, fourier coefficients, analytical- numerical methods, mobile devices, limited computational resources
Просмотров: 6703

19. Маскирование привилегий Android для существующих приложений [№3 за 2015 год]
Авторы: Хорев П.Б. (pbkh@yandex.ru) - Национальный исследовательский университет «Московский энергетический институт» (профессор), кандидат технических наук; Новик А.К. (aktelion@gmail.com) - Национальный исследовательский университет «Московский энергетический институт» (аспирант);
Аннотация: Операционная система Android имеет достаточно развитые средства защиты от вредоносного ПО и некоторых других распространенных угроз. Основой этой системы является подсистема привилегий, позволяющая разграничить доступ к важным системным ресурсам и конфиденциальным данным. Каждому приложению пользователь может предоставить набор привилегий, который требуется приложению для его корректной работы. В данной статье описывается один из недостатков этой подсистемы: невозможность задания опциональных привилегий. Частично рассматривается модифицированная подсистема привилегий ОС Android, предлагающая более гибкий подход к на-значению привилегий приложениям. Представлен подход, позволяющий интегрировать существующие приложения в модифицированную версию ОС Android без потери гибкости назначения привилегий. Подход основан на маскировании определенного ресурса для приложения: приложение работает с фиктивным ресурсом и не может распознать ресурс как фиктивный. Такой подход, с одной стороны, позволяет приложению работать так же, как и с реальным ресурсом, а с другой – не позволяет получить доступ к конфиденциальным данным и системным ресурсам. Предложенный подход предлагается использовать в будущих версиях ОС для усиления контроля над возможностями приложений.
Abstract: Android has robust system that prevents malware from damage to sensitive data and abusing system resources. The core element of that system is a permission subsystem, which allows restricting access to system resources and private data. Each application requests a permission for correct work and user gives it or cancel installation process. This article describes one of its drawbacks: it is impossible to set optional permissions. The paper also partially considers a modified Android permission subsystem, which allows more flexible approach to set application permissions. There is also a description of a way to integrate existing applications into the modified Android version without sacrificing of flexibility. The approach is based on mocking certain resource for a certain application. Thus, an application deals with a mock resource and can’t understand if this resource is mock or real. On the one hand, this approach allows an application to work with any resource like with a genuine one; on the other hand, it protects sensitive data from unauthorized access. This approach can be used in future Android OS versions to improve application permissions enforcement.
Ключевые слова: фиктивный ресурс, маскирование привилегий, опциональные привилегии ос android
Keywords: mock resource, mocking permissions, android os optional permissions
Просмотров: 4388

20. Использование программного обеспечения для определения и прогнозирования показателей качества экструдированной продукции [№3 за 2015 год]
Авторы: Зубкова Т.М. (bars87@mail.ru) - Оренбургский государственный университет (профессор), доктор технических наук; Колобов А.Н. (KolobovAN@ya.ru) - Оренбургский государственный университет (доцент), кандидат технических наук;
Аннотация: В статье описано получение численных значений параметров качества гранул при экструдировании измельченных зерен пшеницы. Качество экструдированной продукции в основном зависит от прочности и однородности гранул. Область применения готового продукта может изменять требования к качеству в широких пределах. Прочность гранулы оценивается импульсом нормальных напряжений, смешивание и однородность – импульсом касательных напряжений, возникающих в обрабатываемом материале в процессе экструдирования. На основании математической модели, описывающей технологический процесс, разработано программное средство, которое позволяет вычислять технико-экономические параметры: производительность, КПД, мощность, время прессования, силу, действующую на рабочие органы, крутящий момент, а также импульсы нормальных и касательных напряжений. На основании проведенных физических экспериментов получены численные значения прочности, крошимости и увеличения объема гранул при определенных кинематических, геометрических и конструктивных параметрах шнека экструдера. При тех же заданных значениях параметров был проведен вычислительный эксперимент с использованием разработанного программного средства. С помощью второго программного средства были получены эмпирические зависимости, связывающие показатели качества готовой продукции с импульсами нормальных и касательных напряжений. Для улучшения визуализации полученных результатов построены поверхности отклика. На них графически отображаются зависимости прочности, крошимости и увеличения объема от импульсов нормальных и касательных напряжений. Таким образом, проводя вычислительные эксперименты (используя первое программное средство) и варьируя широким диапазоном данных (кинематических, конструктивных, геометрических), можно прогнозировать численные значения параметров качества готовой продукции. Это позволяет на этапе эскизного проектирования создавать экструзионную технику с заданными требованиями и характеристиками.
Abstract: The article describes the means of obtaining numerical values of grain quality parameters of extruded shredded wheat. Extruded production quality depends on grain durability and uniformity. The final product application range can greatly change quality requirements. Granule durability is estimated by a normal voltage impulse, blending and uniformity – by the shear stress impulse arising in the work materials during extruding process. Based on the mathematical model which describes the production technology, special software was developed. It allows calculating technical and economic data (productivity, efficiency, power, pressing time, force operating on working bodies, torque effect, as well as normal and shear stress impulses). Carryed out physical experiments helped to get numerical figures of grain durability, destructibility and an increase of granule volume due to certain kinematic, geometrical and design parameters of an extruder’s screw. A computing experiment with the developed software was carried out using the same parameters. Empirical dependences, which connect indicators of finished goods quality with impulses of normal and shear stress were obtained using the second software appli-cation. Special surface responses were created to improve visualization of the results. The responses graphically display du-rability, destructibility, volume increase in normal and shear stress impulses. Thus, it is possible to predict numerical criteria of finished goods quality making computing experiments (using the first software) and varying a wide data range. It allows creating extrusive equipment with set requirements and characteristics at the outline design stage.
Ключевые слова: увеличение объема, прочность, крошимость, импульсы нормальных и касательных напряжений, вычислительный эксперимент, математическая модель, процесс экструдирования
Keywords: volume increase, strength, crumbleability, normal and shear stresses impulses, computing experiment, mathematical model, extrusion process
Просмотров: 9036

← Предыдущая | 1 | 2 | 3 | 4 | Следующая →