Авторитетность издания
ВАК - К1
RSCI, ядро РИНЦ
Добавить в закладки
Следующий номер на сайте
№2
Ожидается:
16 Июня 2024
Статьи журнала №3 2018
Колонка редактора11. Использование метода математического моделирования для оценки влияния смачиваемости пород на нефтеотдачу на примере внутрипластового горения [№3 за 2018 год]
Авторы: Афанаскин И.В. (ivan@afanaskin.ru) - Федеральный научный центр Научно-исследовательский институт системных исследований РАН (ФНЦ НИИСИ РАН) (зав. группой), кандидат технических наук; Королев А.В. (alexandre.korolev@mail.ru) - Федеральный научный центр Научно-исследовательский институт системных исследований РАН (старший научный сотрудник), кандидат технических наук; Юдин В.А. (yudinval@yandex.ru) - Федеральный научный центр Научно-исследовательский институт системных исследований РАН (старший научный сотрудник), кандидат физико-математических наук;
Аннотация: В статье рассмотрена значимость одной из проблем корректного численного моделирования тепловых методов добычи нефти – изменение смачиваемости пород при нагреве. При тепловых воздействиях температура пласта может на 100–500 ºС превосходить начальную, и за счет создания такого искусственного поля температур смачиваемость пласта изменяется как в пространстве, так и во времени. Это может кардинально изменить характер фильтрации флюидов и результативность теплового воздействия. Для изучения температурного изменения смачиваемости необходимы достаточно сложные эксперименты, осуществляемые с учетом температурного изменения большого числа влияющих на смачиваемость процессов. До постановки таких сложных работ необходимо оценить значимость этого фактора для прогноза добычи при использовании тепловых методов разработки. Влияние температурного изменения смачиваемости учитывали через изменение характерных точек на кривых относительных фазовых проницаемостей. Авторами была рассмотрена задача многофазной многокомпонентной неизотермической фильтрации с химическими реакциями, в которой учитывается зависимость относительных фазовых проницаемостей от температуры. Для решения возникающей системы уравнений предложена оригинальная, неявная по давлению и явная по температуре и концентрациям конечно-разностная схема. Показано, что при моделировании внутрипластового горения пренебрежение изменениями смачиваемости, которые обусловлены созданием в пласте поля температур, переменного по пространству и времени, может приводить к значительным погрешностям в прогнозе накопленной добычи нефти (до 20 % относ.) и времени прорыва кислорода к добывающей скважине (до 10 % относ.). Для учета этого эффекта необходимо экспериментальное изучение изменений смачиваемости (и относительных фазовых проницаемостей) при повышении температуры породы.
Abstract: The paper considers a problem arising in simulation of EOR thermal methods that is wettability changes influenced by formation heating. EOR thermal methods may make a formation temperature rise up to 100–500 ºС above the initial value. Wettability may change in time and space as a result of such artificial temperature distribution. Thus, the fluid flow in formation and the result of applying EOR thermal methods may change dramatically.
Investigation of wettability temperature changes requires complicated experiments that take into account temperature changes of a big number of physical processes effecting wettability. Before conducting such experiments, it is mandatory to estimate the importance of such factor in forecasting EOR thermal methods result using computer simulation.
The article took into account wettability temperature changes by implementing temperature dependence of critical points on phase relative permeability curves, both for oil and water.
The authors consider the problem of multi-phase multi-component non-isothermal filtration through with chemical reactions that took into account a temperature dependence of relative phase permeabilities. They proposed an original finite-difference scheme that is implicit on pressure and explicit on temperature and concentrations. The calculations showed that if wettability changes due to temperature profile variability in formation space and time are neglected, considerable errors may occur in estimates of cumulative production and time of oxygen breakthrough in predicting in-situ combustion results by computer simulation. These errors may be as much as 20 % in cumulative production and 10 % in breakthrough time. To take into account this effect, it is necessary to study the changes in wettability (and relative permeability) experimentally with increasing formation temperature.
Ключевые слова: смачиваемость, зависимость относительных фазовых проницаемостей от температуры, математическое моделирование фильтрации, внутрипластовое горениеKeywords: wettability, temperature dependence of relative phase permeabilities, simulation of flow through porous media, in-situ combustion
Просмотров: 4483
12. Развитие алгоритма спонтанного структурирования цифровых изображений природных комплексов [№3 за 2018 год]
Авторы: Островский Э.Я. (cs-tehno@mail.ru) - Компания Форес (научный руководитель), доктор технических наук; Румянцев С.В. (Sergey_Rumyancev@srisa.ru) - Федеральный научный центр Научно-исследовательский институт системных исследований РАН (руководитель группы), кандидат физико-математических наук; Фадеев В.А. (cs-tehno@mail.ru) - Компания Форес (генеральный директор);
Аннотация: Рассматривается совершенствование алгоритма спонтанного формирования непротиворечивой структуры на объектах цифровой матрицы с данными наблюдения параметров (магнитных, гравиметрических, радиоактивных и др.) исследуемого природного комплекса. Приводится постановка задачи, рассматривается технология спонтанного структурирования, альтернативная традиционным технологиям, которая, выявляя стабильные свойства-признаки, создает непротиворечивую уникальную (единственно возможную) структуру. Рассматривается алгоритм как последовательность ключевых этапов, составляющих основу технологии спонтанного формирования непротиворечивой структуры. Дается краткий обзор применения технологии. Авторы подчеркивают роль человека как эксперта в использовании технологии спонтанного формирования непротиворечивой структуры. В заключении перечисляются возможные приложения технологии. Таким образом, дано развитие технологии (концепция, алгоритм, ПО) формирования непротиворечивой структуры в виде совокупности непересекающихся устойчивых многомерных однородностей – ассоциаций по смежности. Последние – области адекватной экстраполяции (прогнозирования) для образующих их объектов.
Abstract: The paper considers the way of improving the algorithm of spontaneous formation of a consistent structure on digital matrix objects with observation data of parameters (magnetic, gravimetric, radioactive etc.) of the natural complex under investigation.
In the section “A Spontaneous Structuring Concept: Chaos Self-Organization in Stable Homogeneities – Structure Parts” the authors state the problem. They consider a spontaneous structuring technique that is alternative to traditional technologies and reveals stable properties (signs), creates a unique (only possible) consistent structure.
In the section “The Algorithm of Spontaneous Formation of a Unique Highly Informative Structure” the authors consider the algorithm as a sequence of key stages that form the basis of the technique of the spontaneous formation of a consistent structure.
The section “Experience in Applying Spontaneous Structuring Technique” gives brief overview of technology application.
In section “Human Factor or the Role of an Expert in Using the Technology” the authors emphasize the role of a man as an expert when using the spontaneous formation technology of a consistent structure. The conclusion contains possible applications of the technology.
Thus, technology development (conception, algorithm and software) for consistent structure formation in the form of a set of the non-crossing stable multidimensional homogeneities (contiguity associations) that represents regions of adequate extrapolation (forecasting) of objects in them.
Ключевые слова: прогноз, структуры, технологияKeywords: the forecast, structure, technology
Просмотров: 4337
13. Интерпретация межскважинных исследований карбонатных коллекторов методом двух режимов с помощью численных моделей [№3 за 2018 год]
Авторы: Афанаскин И.В. (ivan@afanaskin.ru) - Федеральный научный центр Научно-исследовательский институт системных исследований РАН (ФНЦ НИИСИ РАН) (зав. группой), кандидат технических наук; Вольпин С.Г. (sergvolpin@gmail.com) - Федеральный научный центр Научно-исследовательский институт системных исследований РАН (зав. отделом), кандидат технических наук; Ломакина О.В. (ovllom@mail.ru) - Федеральный научный центр Научно-исследовательский институт системных исследований РАН (научный сотрудник); Штейнберг Ю.М. (yurash22@gmail.com) - Федеральный научный центр Научно-исследовательский институт системных исследований РАН (зав. группой);
Аннотация: Рассматривается метод двух режимов, используемый в числе прочих для исследования скважин при неустановившемся течении. Благодаря своему развитию в последние годы он позволяет определять тот же набор параметров, что и распространенный метод восстановления давления. Установлено, что при этом изучаются десятки метров вокруг скважины, редко – более глубокие зоны. Этот метод не требует остановки добывающих скважин, таким образом, потери в добыче нефти в результате проведения исследований уменьшаются. Недостатком метода является меньшая точность определения параметров. Показано, что при существенной разнице дебитов между двумя режимами и достаточной длительности второго режима работы возмущающей скважины метод двух режимов можно рассматривать как альтернативу гидропрослушиванию. Тогда можно исследовать и межскважинную зону – сотни метров. В работе рассмотрена математическая модель двойной пористости для интерпретации гидродинамических исследований межскважинного пространства трещиновато-пористых карбонатных коллекторов. Эту модель можно использовать для интерпретации межскважинных исследований методом двух режимов. Приведена оригинальная конечно-разностная схема типа «классики» для такой модели. Описано решение обратной задачи подземной гидродинамики методом Ньютона. На примере синтетической кривой забойного давления проиллюстрировано использование предлагаемого подхода и даны рекомендации по его применению. Рассмотрено несколько вариантов интерпретации для различных наборов уточняемых параметров пласта. Подтверждено, что относительная емкость трещин и параметр перетока матрица–трещины мало влияют на показания давления в реагирующей скважине в дальнейшем. Рекомендуется в качестве определяемых параметров выбирать проницаемость трещин, пористость матрицы и анизотропию проницаемости трещин по площади.
Abstract: The paper describes a two-rate well test method that is applied at transient flow. Due to recent development this method allows defining a set of parameters that is the as wide-spread pressure build up test. It is established that the method investigates few dozen meters area, rarely hundreds. The two-rate method doesn’t require well shut-in, so oil output loss reduce during the research. A disadvantage of the method is that parameter calculation is not so precise.
The paper shows that at significant rate difference between two modes and sufficient second-rate longevity the two-rate method is a reasonable alternative to interference test. In this case, test area between wells increases to a hundreds of meters. The paper describes a dual-porosity mathematic model for crosswell carbonate fractured reservoir well test interpretation. This model is applicable for crosswell reservoir two-rate test data interpretation.
There is a “classic” original finite-difference calculation scheme for this model. The authors describe a reverse-problem subsurface hydrodynamic solution by Newton method. The method has been applied to synthetic downhole pressure curve with corresponding recommendations. Few interpretation variants presented for different reservoir parameters refinement. A relative fractured volume and matrix-fractures diffusivity coefficient have low influence on a tested well at late time pressure value. It is recommended to include fractures permeability, matrix porosity and area fractures anisotropy as defined parameters.
Ключевые слова: модель двойной пористости, гидропрослушивание, метод двух режимов, гидродинамические исследования скважинKeywords: dual-porosity model, hydro-listening, two-rate test, well test
Просмотров: 4560
14. Подходы к идентификации сетевых потоков и организации маршрутов трафика в виртуальном центре обработки данных на базе нейронной сети [№3 за 2018 год]
Авторы: Болодурина И.П. (prmat@mail.osu.ru) - Оренбургский государственный университет (профессор, зав. кафедрой), доктор технических наук; Парфёнов Д.И. (fdot_it@mail.osu.ru) - Оренбургский государственный университет (начальник отдела), кандидат технических наук;
Аннотация: Ежегодно растет трафик, циркулирующий в сетях передачи данных, и на сегодняшний день его основу составляет трафик Big Data. Целью данного исследования является разработка новых методов маршрутизации трафика в наложенных сетях виртуальных центров обработки данных. Эффективное построение маршрутов в современных компьютерных сетях, обрабатывающих большие потоки данных, является одним из важнейших показателей работы центров обработки данных. Для решения данной задачи авторами разработан ансамбль моделей, описывающий подход к построению адаптивных маршрутов в наложенных сетях виртуального центра обработки данных. Новизна предлагаемого решения заключается в разработке гибридного подхода, позволяющего на основе методов интеллектуального анализа данных осуществлять управление маршрутизацией в сети виртуального центра обработки данных с учетом данных о состоянии сетевых узлов, наложенных каналов связи и требований QoS, предъявляемых потоками трафика. Предложенная в работе модель идентификации маршрутов позволяет решать такие задачи, как определение порядка использования цепочек наложенных каналов связи в сети виртуального центра обработки данных и установление правил для обеспечения качества обслуживания для критически важного трафика. На базе построенных моделей реализовано программно-алгоритмическое решение, представляющее собой модуль для контроллера программно-конфигурируемой сети. Описанный в данной статье алгоритм позволяет получать наборы квазиоптимальных и оптимальных правил маршрутизации за полиномиальное время. Эффективность предложенного решения доказана путем эксперимен-тального исследования с использованием реальной сетевой инфраструктуры виртуального центра обработки данных. Сопоставление результатов экспериментального исследования, проводившегося с использованием известных алгоритмов маршрутизации, показало не только сокращение времени отклика в сети, но и снижение нагрузки на сетевые узлы, обрабатывающие трафик.
Abstract: Every year traffic in data transmission networks grows. Currently, their basis is Big Data traffic. The purpose of this study is to develop new methods for routing traffic in superimposed networks of virtual data centers. The effective construction of routes in modern computer networks that process Big Data flows is one of the most important indicators of the operation of data centers.
In order to solve this problem, the authors developed an ensemble of models describing the approach to constructing adaptive routes in superimposed networks of a virtual data center. The novelty of the proposed solution is to develop a hybrid approach that allows (based on methods of data mining) managing routing in a virtual data center network, taking into account data on the status of network nodes, superimposed communication channels and QoS requirements imposed by traffic flows.
The proposed route identification model allows solving such problems as determining the order of using chains of superimposed communication channels in a virtual data center network and establishing rules for providing quality of service for mission-critical traffic. A software-algorithmic solution is implemented based on the built models. It is a module for a controller of a software-configurable network.
The algorithm described in the paper allows obtaining sets of quasi-optimal and optimal routing rules in polynomial time. The effectiveness of the proposed solution is proved by experimental research using a real network infrastructure of a virtual data center. Comparison of the results of an experimental study carried out using known routing algorithms showed a reduction in response time in the network, as well as a reduction in the load on network nodes processing traffic.
Ключевые слова: маршрутизация трафика, нейронные сети, виртуальный цод, big data, qosKeywords: traffic routing, neural network, virtual data center, big data, qos
Просмотров: 6189
15. Алгоритмическое обеспечение обработки данных процесса структурирования эластомерного композита с целью решения задачи управления [№3 за 2018 год]
Авторы: Кузнецов А.С. (askuznetsov@mitht.ru) - Московский технологический университет (МИРЭА) (старший преподаватель), кандидат технических наук; Корнюшко В.Ф. (arbenina@mitht.ru) - Московский государственный университет тонких химических технологий им. М.В. Ломоносова (профессор), доктор технических наук;
Аннотация: Структурирование является важнейшим этапом переработки многокомпонентного эластомерного материала в готовый продукт – изделие с заданным на этапе рецептуростроения комплексом эксплуатационных свойств. Оно представляет собой сочетание двух процессов – химического взаимодействия различных компонентов, входящих в его состав, а также технологического процесса закрепления требуемых свойств и функций будущего изделия. Для успешного протекания данной финальной технологической процедуры необходим строгий контроль за соблюдением заданной последовательности всех технологических стадий и подготовительных операций, в процессе которых получается полуфабрикат – промежуточный продукт. Повышению качества готового продукта в значительной степени способствует применение методов экспресс-контроля на основе виброреометрии для оценки характеристик исходного сырья, а также параметров полуфабриката и готовой продукции. В работе рассматриваются химико-технологические процессы смешения и структурирования многокомпонентных эластомерных композитов как составляющие химико-технологической системы. Предложено алгоритмическое обеспечение обработки данных виброреометрии с целью повышения эффективности управления сложными химико-технологическими процессами смешения и структурирования многокомпонентных эластомерных композитов. Построена процессная модель управления структурированием эластомерных композиционных систем. Выделены четыре группы процессов, отвечающих за показатели качества структурирования. Построены блок-схемы алгоритмов управления сложными химико-технологическими процессами смешения и структурирования эластомерных систем. Приведены приемы обработки основной реометрической информации с использованием современных программных продуктов. Показаны приемы визуализации реометрических данных в программах Table curve 2d и Table curve 3d. Построены пространственные изображения в виде поверхностей отклика для основных рецептурно-технологических факторов и показателей качества процесса, приведен алгоритм расчета коэффициентов математических моделей. Построен набор диаграмм состав–свойство, наглядно характеризующих влияние изменения уровней рецептурно-технологических факторов на кинетику процесса структурирования. Показано, что визуализация реометрических данных с применением современных программных продуктов предоставляет возможности для более гибкого и адаптивного управления процессом структурирования многокомпонентных эластомерных композитов.
Abstract: Structuring is the most important stage of processing multicomponent elastomeric material into a finished product that is a product with a set of operational properties specified at the stage of recipe building. It is a combination of two processes: chemical interaction of various components in its composition, and the technological process of fixing the re-quired properties and functions of the future product. Successful implementation of this final technological procedure requires strict control over compliance with a given sequence of all technological stages and preparatory operations that leads to production a semi-finished intermediate product. Improving the quality of the finished product is greatly facilitated by applying express-control methods based on vibroreometry to assess the characteristics of raw materials, as well as the parameters of the semi-finished and finished products.
The paper considers chemical-technological processes of mixing and structuring multicomponent elastomeric composites as components of a chemical-technological system. The authors propose algorithmic support of vibrereometry data processing to improve management efficiency of complex chemical-technological processes of mixing and structuring multicomponent elastomeric composites.
The paper describes the constructed process model for controlling the structuring of elastomeric composite systems. There are 4 groups of processes responsible for quality indicators of structuring. There are also block diagrams of control algorithms for complex chemical-technological processes of mixing and structuring of elastomeric systems. The authors show the methods of processing the main rheometric information using modern software products, as well as the techniques for visualizing rheometric data in Table curve 2d and Table curve 3d.
Spatial images are constructed in the form of response surfaces for main recipe-technological factors and process quality indicators. There is also an algorithm for calculating coefficients of mathematical models. A set of composition-property diagrams visually characterizes the effect of changing levels of prescription and technological factors on the kinetics of the structuring process. It is shown that visualization of rheometric data using modern software products provides opportunities for more flexible and adaptive control of the process of structuring multicomponent elastomeric composites.
Ключевые слова: визуализация реометрических данных, эластомерный композит, управление процессом структурирования, процесс структурирования, алгоритмическое обеспечениеKeywords: rheometric data visualization, elastomeric composite, structuring process control, structuring process, algorithmic support
Просмотров: 5561
16. Повышение точности расчета систем автоматического управления с запаздыванием [№3 за 2018 год]
Авторы: Тхан В.З. (dungvietthan@gmail.com) - Национальный исследовательский Томский политехнический университет (аспирант); Дементьев Ю.Н. (dementev@tpu.ru) - Национальный исследовательский Томский политехнический университет (доцент), кандидат технических наук; Гончаров В.И. (gvi@tpu.ru) - Национальный исследовательский Томский политехнический университет (профессор), доктор технических наук;
Аннотация: В статье рассматриваются вопросы точности задач синтеза систем автоматического управления объектами с запаздыванием. Они охватывают традиционный подход на основе аппроксимации передаточной функции звена запаздывания его дробно-рациональным выражением, а также оригинальный путь, позволяющий сохранить точное описание звена запаздывания при решении задач синтеза регуляторов систем автоматического управления. В работе выбран последний вариант, который базируется на привлечении частного случая преобразования Лапласа, обеспечивающего переход к описанию динамических систем в форме функций-изображений, имеющих вещественную переменную. Этот численный метод дает возможность получать дискретные модели динамических систем, сочетая преимущества численных методов и цифровых вычислительных средств. На основе численного метода рассмотрены три актуальные задачи синтеза и исследования систем указанного класса. Первая из них связана с аппроксимацией звена запаздывания. Представлен сравнительный анализ подходов, базирующихся на отрезках ряда Тейлора, дроби Паде и численного метода. Выявлены преимущества последнего: более высокая точность и, главное, возможность перераспределения погрешности приближения в области малых/больших значений времени. В рамках второй задачи показана возможность формирования и решения уравнения синтеза систем автоматического управления без аппроксимации звена запаздывания, обеспечивая достижение потенциально возможной точности синтеза. Третья задача раскрывает возможности численного метода в оценивании точности синтеза систем автоматического управления и сравнения нескольких вариантов. Предложен вариант оценивания, не требующий аппроксимации звена запаздывания. Результаты проиллюстрированы примерами расчетов.
Abstract: The article considers accuracy problems of synthesis automatic control systems (ACS) with time delay. The questions cover the traditional approach based on approximation of a delay element transfer function by a rational fractional expression, as well as the original way that allows keeping an accurate description of the delay element when solving the problems of ACS regulator synthesis.
The authors choose the last option, which is based on using a special case of the Laplace transform that provides a transition to the description of dynamical systems in the form of image functions with a real variable. This numerical method makes it possible to obtain discrete models of dynamic systems, combining the advantages of numerical methods and digital computing tools.
Based on a numerical method the authors consider three topical problems of synthesis and research of the indicated class systems. The first one is related to a delay element approximation. The paper gives a comparative analysis of the approaches based on segments of the Taylor series, Padé fractions and the numerical method. The advantages of the latter are: higher accuracy and, most importantly, it is possible to redistribute the approximation error in the region of small/large values of time.
Within the framework of the second problem the paper shows the possibility of forming and solving the synthesis equation for an automatic control system without approximation of a delay element ensuring the achievement of the potentially possible synthesis accuracy. The third problem reveals the possibilities of the numerical method in estimating the accuracy of automatic control system synthesis and the comparison of several options. The authors propose a variant of estimation that does not require the approximation of the delay element. A result is graphically illustrated and proved by numbers of examples.
Ключевые слова: объект с запаздыванием, синтез регуляторов, аппроксимация звена запаздывания, преобразования лапласа, повышение точности сау с запаздываниемKeywords: delay element, regulator synthesis, delay element approximation, laplace transform, time delay acs accuracy improvement
Просмотров: 3314
17. Облачная платформа IACPaaS для разработки оболочек интеллектуальных сервисов: состояние и перспективы развития [№3 за 2018 год]
Авторы: Грибова В.В. (gribova@iacp.dvo.ru) - Институт автоматики и процессов управления ДВО РАН (зам. директора), доктор технических наук; Клещев А.С. (kleschev@iacp.dvo.ru) - Институт автоматики и процессов управления ДВО РАН (профессор, главный научный сотрудник), доктор физико-математических наук; Москаленко Ф.М. (philipmm@iacp.dvo.ru) - Институт автоматики и процессов управления ДВО РАН (старший научный сотрудник), кандидат технических наук; Тимченко В.А. (vadim@iacp.dvo.ru) - Институт автоматики и процессов управления ДВО РАН (старший научный сотрудник), кандидат технических наук; Федорищев Л.А. (fleo1987@mail.ru)) - Институт автоматики и процессов управления ДВО РАН (научный сотрудник), кандидат технических наук; Шалфеева Е.А. (shalf@iacp.dvo.ru) - Институт автоматики и процессов управления ДВО РАН (доцент, старший научный сотрудник), кандидат технических наук;
Аннотация: В работе описаны основные характеристики и функциональные возможности платформы облачных вычислений IACPaaS, которая поддерживает три модели предоставления облачных сервисов – PaaS, SaaS и DaaS. Платформа предназначена для разработки специализированных (то есть ориентированных на определенные предметные области и/или классы решаемых задач) оболочек интеллектуальных сервисов, а также прикладных интеллектуальных сервисов с использованием таких оболочек, которые при этом предоставляются и как облачные сервисы платформы. Создание (сопровождение) прикладных сервисов с помощью оболочки сводится к формированию (модификации) базы знаний с использованием предоставляемых этой оболочкой средств формирования баз знаний и связыванию ее с решателем задач. Решатель задач состоит из набора агентов – программных компонентов, взаимодействующих друг с другом посредством обмена сообщениями. В специализированных оболочках при представлении знаний используется специфичное для предметной области концептуальное представление, определяемое онтологией той области, для которой создается оболочка. Такая проблемно-ориентированная модель (язык) представления знаний используется средством формирования баз знаний для генерации ориентированного на экспертов предметной области пользовательского интерфейса. В результате эксперты могут формировать и сопровождать базы знаний и данных в привычной для себя системе понятий (без посредников в лице инженеров-когнитологов или дополнительного обучения), не совершая ошибок в использовании языка представления знаний. Платформа IACPaaS предоставляет базовую (универсальную) и множество специализированных технологий разработки оболочек прикладных интеллектуальных сервисов с использованием инструментальных средств поддержки этих технологий. Также предоставляется технология взаимодействия агентов решателей задач с внешним (не входящим в состав платформы IACPaaS) программным обеспечением. Она основана на стандартном механизме обработки http-запросов и возможности запуска исполняемых файлов внешнего программного обеспечения из программ (скриптов), расположенных на web-сервере.
Abstract: The paper describes the main features and functional capabilities of the IACPaaS cloud platform. It provides three models of cloud service delivery: PaaS, SaaS and DaaS. The platform is intended for development of specialized (i.e., oriented to specific domains and/or classes of solved problems) intelligent service shells, as well as for development of applied intelligent services using such shells. Intelligent service shells are also presented as cloud services of the platform. Development (maintenance) of applied services using a shell is reduced to formation (modification) of a knowledge base using the tools provided by this shell and binding it with a problem solver. The problem solver consists of a set of agents that are software components interacting with each other by exchanging messages.
Specialized intelligent service shells use a domain-specific conceptual representation, which is defined by the ontology of the domain for which the shell is created, for knowledge representation. The knowledge base formation tool uses such problem-oriented model (language) for knowledge representation to generate user interface oriented on domain experts. As a result, domain experts can form and maintain knowledge bases and databases within a familiar conceptual framework (without cognitive engineers as intermediaries or additional training) and make no mistakes in using the language for knowledge representation.
The IACPaaS platform provides a basic (universal) and a several specialized technologies for development of the applied intelligent service shells using tools that support these technologies. In addition, there is a technology of interaction between problem solver agents and external software (not included in the IACPaaS platform). It is based on the standard mechanism of HTTP request processing and the ability to run external software executable files from programs (scripts) located on a web server.
Ключевые слова: оболочки экспертных систем, интеллектуальные системы, технология разработки интеллектуальных систем, облачная платформа, облачные вычисления, интеллектуальные сервисы, мультиагентные системыKeywords: expert system shells, intelligent systems, development technology of intelligent systems, cloud platform, cloud computing, intelligent services, multi-agent systems
Просмотров: 6815
18. Повышение скорости логического вывода продукционных экспертных систем путем использования аспектно-ориентированного подхода [№3 за 2018 год]
Авторы: Гончаров А.А. (andre_goncharov@hotmail.com) - Тверской государственный технический университет (аспирант); Семенов Н.А. (dmitrievtstu@mail.ru) - Тверской государственный технический университет (профессор кафедры «Информационные системы»), доктор технических наук;
Аннотация: Каждая экспертная система базируется на модели представления знаний. К наиболее общим моделям относятся продукционная модель, семантические сети и фреймы. Наиболее распространено применение продукционной модели. В статье рассматривается актуальный недостаток продукционных систем, связанный с низкой эффективностью процесса логического вывода, по сравнению с другими моделями представления знаний. Описан предлагаемый способ повышения эффективности процесса логического вывода в продукционных системах, основанный на использовании аспектно-ориентированного подхода. Аспектно-ориентированный подход позволяет выявлять пересекающиеся функциональные элементы и обеспечивать их консолидацию в ходе создания архитектуры и реализации системы. Впервые представленный в 1997 году, данный подход популярен и в настоящее время. В качестве примера приводится набор из продукционных правил экспертной системы выбора требований, предъявляемых к заданному уровню контроля в соответствии с требованиями руководящих документов. В данном наборе продукционных правил фактами являются значения уровней контроля, а в виде действий представлены требования, предъявляемые к выбранному уровню контроля. Предложенный аспектно-ориентированный подход к организации продукционных систем позволил повысить скорость логического вывода в экспертных системах. Сокращение количества операций при поиске решения и избавление от перебора фактов и действий стало возможным благодаря выделению в аспекты пересекающихся фактов и действий из набора продукционных правил.
Abstract: The reason for active applying of expert systems in various industries is their ability to solve problems of data interpretation, diagnosis, monitoring, design, forecasting, planning and training.
Each expert system is based on a knowledge representation model. A production model, semantic networks and frames are the most common models. The production model is the one used most frequently.
The paper considers the important shortage of production systems related to low efficiency of the logical inference process compared to other knowledge representation models.
The paper describes the proposed method of increasing the efficiency of the logical inference process in production systems based on applying an aspect-oriented approach.
The aspect-oriented approach allows identifying intersecting functional elements and providing their consolidation during architecture creation and system implementation. This approach was first introduced in 1997 and it remains popular at the present time.
As the example, the article provides a set of production rules of expert system for selecting the requirements for a given level of control according to the requirements of guidance document of undocumented features. In this case, the facts are presented in the form of values of control levels and actions are presented as requirements to the selected level of control.
The proposed aspect-oriented approach to organizing production systems provided an opportunity of increasing the speed of logical inference in expert systems. The separation of intersecting facts and actions from the set of production rules into aspects has made it possible to reduce the number of operations when searching for a solution and to eliminate exhaustive search for facts and actions.
Ключевые слова: аспектно-ориентированное программирование, аоп, экспертная система, продукционное правило, искусственный интеллектKeywords: aspect-oriented programming, aspect-oriented approach, expert system, production rule, artificial intelligence
Просмотров: 5787
19. Нейросетевой метод обнаружения вредоносных программ на платформе Android [№3 за 2018 год]
Авторы: Татарникова Т.М. (tm-tatarn@yandex.ru) - Санкт-Петербургский государственный университет аэрокосмического приборостроения (доцент, профессор), доктор технических наук; Журавлев А.М. (asn93@mail.ru) - Санкт-Петербургский государственный университет аэрокосмического приборостроения (магистрант);
Аннотация: Непрерывный рост числа вредоносных программ, нацеленных на операционную систему Android, делает актуальной задачу их обнаружения. Отсутствие централизованного механизма распространения приложений и недостаточная эффективность существующих решений усугубляют проблему. Экспериментально показана недостаточная эффективность существующих механизмов обнаружения вредоносных программ операционной системы Android. Необходимость автоматизированного решения, позволяющего повысить вероятность обнаружения вредоносных программ операционной системы Android, в том числе ранее неизвестных, модифицированных и обфусцированных версий уже известных программ, определила цель исследования. В работе применялись методы классификации нейронных сетей, статического анализа кода и анализа поведения программы в виртуальной среде. Новизна предлагаемого решения состоит в использовании классификационных признаков, полученных как статическим анализом кода, так и анализом поведения программы на виртуальном устройстве. Предложенный подход устраняет недостатки существующих решений рассматриваемой проблемы. Экспериментально доказана способность предложенного решения обнаруживать вредоносные программы, не использовавшиеся в обучении нейронной сети, а также обфусцированные экземпляры. Практическая значимость предлагаемого решения заключается в его применении для построения систем обнаружения вредоносных программ операционной системы Android, которую можно использовать в магазине приложений Android.
Abstract: Continuous growth in the number of malicious programs aimed at the Android operating system makes the problem of their detection very important. The lack of a centralized mechanism for distributing applications and effectiveness of existing solutions exacerbate the problem.
The paper demonstrates experimentally the lack of effectiveness of the existing mechanisms for detecting malicious programs in the Android operating system. The need for an automated solution that increases the probability of malicious program detection in the Android operating system including previously unknown modified and obfuscated versions of already known programs determined the purpose of the work.
The authors used the methods of neural network classification, static code analysis and analysis of program behavior in a virtual environment. The novelty of the proposed solution is the use of classification features obtained both by static code analysis and by analysis of program behavior on a virtual device. The proposed approach eliminates the shortcomings of existing solutions to the problem under consideration.
The ability of the proposed solution to detect malicious programs that were not used in neural network training, as well as obfuscated instances, has been experimentally proven.
The practical significance of the proposed solution is its use for building malware detection systems of the Android operating system, which can be applied in the Android application store.
Ключевые слова: платформа android, вредоносные программы, антивирусы, машинное обучение, нейронные сети, классификация, анализ программKeywords: android platform, malware, antivirus, machine learning, neural network, classification, program analysis
Просмотров: 5541
20. Автоматизированная система защиты доступности информации от атак внешним несанкционированным трафиком в UNIX-подобных системах [№3 за 2018 год]
Авторы: Пальчевский Е.В. (teelxp@inbox.ru) - Финансовый университет при Правительстве Российской Федерации (преподаватель); Халиков А.Р. (khalikov.albert.r@gmail.com) - Уфимский государственный авиационный технический университет (доцент), кандидат физико-математических наук;
Аннотация: Данная статья посвящена разработке программного модуля для защиты доступности информации при массивных DoS- и DDoS-атаках. Разработанная система позволяет в автоматизированном режиме определять тип и вид атак внешним несанкционированным трафиком, а также отфильтровывать сетевые пакеты по заданному лимиту (от 10 тысяч до 7 миллионов в секунду) с последующим распределением нагрузки по физическим и логическим ядрам кластера. На первом этапе разработки были проанализированы направленности DoS- и DDoS-атак, а также рассмотрены аналогичные решения системы защиты от DDoS-атак. Второй этап представляет собой техническую разработку автоматизированной системы защиты доступности информации AntiDDoS: показаны основной функционал и схема работы системы защиты от DDoS-атак. Основной функционал представлен следующими техническими данными: название функции, цель выполнения, условие работы и результат выполнения. Третьим этапом является апробация реализованной системы в течение десяти дней, результаты которой представлены в виде таблицы со среднесуточной нагрузкой на ресурсы ЭВМ. Созданная система защиты доступности информации позволяет эффективно отфильтровывать сетевые пакеты в автоматизированном режиме, а также отправлять все данные в СУБД MySQL с последующим выводом информации в веб-интерфейс. Веб-часть является одной из управляющих частей разработанной системы. В ней реализована возможность управления системой с персональных компьютеров/серверов и мобильных устройств. Разработанная автоматизированная система защиты доступности информации от атак внешним несанкционированным трафиком AntiDDoS показала высокую стабильность и надежность при фильтрации сетевых пакетов в больших и малых объемах. Средняя загруженность центрального процессора при DDoS-атаках принимает значение 6,64 %, тогда как без использования данной системы нагрузка при DDoS-атаке может повышаться до 100 %. Пониженная нагрузка является приемлемой и позволяет одновременно запускать сложные вычислительные операции без нарушения работоспособности системы.
Abstract: The paper is devoted to the development of a software module for protecting information accessibility during massive DoS and DDoS attacks. The developed system allows automatically determining a type and form of attacks by unau-thorized traffic, and also filtering network packets by a specified limit (from 10 thousand to 7 million per second), with subsequent load distribution by physical and logical cluster cores.
At the first stage of development, DoS and DDoS attacks were analyzed, and similar solutions for a DDoS protection system were examined. The second stage is technical development of the automated system for protecting information accessibility AntiDDoS. The authors show basic functionality and the operation scheme of the DDoS attack protection system. The basic functionality is represented by the following technical data: the name of the function, the execution goal, the operating condition and the result of execution. The third stage is approbation of the implemented system within ten days. The results are presented in a table with an average daily load on computer resources.
The created information accessibility protection system allows effectively filtering network packets in an automated mode, as well as sending all data to the MySQL database, and then outputting information to the web interface. The web part is one of the control parts of the developed system. It implements the ability to manage the system from personal computers/servers and mobile devices.
The developed information accessibility protection system from AntiDDoS unauthorized traffic attacks has shown high stability and reliability when filtering network packets in large and small volumes. The average CPU load during DDoS attacks is 6.64 %. Whereas without using this system, the load during DDoS attack can increase to 100 %. Reduced load is acceptable and allows simultaneous running complex computational operations without disrupting the system.
Ключевые слова: dos-атака, внешний сетевой интерфейс, сетевые пакеты, несанкционированный трафик, antiddos, защита информации, информационная безопасность, доступность информации, автоматизация защиты, ddos-атака, обработка трафикаKeywords: dos attack, external network interface, network packets, unauthorized traffic, antiddos, security of the information, infosecurity, information accessibility, protection automation, ddos attack, traffic handling
Просмотров: 7641
◄ ← Предыдущая | 1 | 2 | 3 | 4 | Следующая → ►
