Авторитетность издания
ВАК - К1
RSCI, ядро РИНЦ
Добавить в закладки
Следующий номер на сайте
№2
Ожидается:
16 Июня 2024
Статьи журнала №2 2019
11. Модифицированный алгоритм обучения нейронных сетей [№2 за 2019 год]Авторы: Зуев В.Н. (zvn_tver@mail.ru) - НИИ «Центрпрограммсистем», Тверской государственный технический университет (зав. лабораторией), Аспирант ; Кемайкин В.К. (vk-kem@mail.ru) - Тверской государственный технический университет, кафедра «Информационные системы» (доцент), кандидат технических наук;
Аннотация: В статье исследуется эвристическое улучшение алгоритма обратного распространения ошибки с использованием пакетного режима обучения. Алгоритм обратного распространения ошибки является одним из самых распространенных алгоритмов обучения нейронных сетей. Использование его сопряжено с рядом сложностей, главная из которых – обеспечение приемлемой способности к обобщению нейронной сети. Способность к обобщению полученных знаний является одним из важнейших свойств нейронной сети и заключается в генерации нейронной сетью ожидаемых значений на данных, не участвующих непосредственно в процессе обучения. Однако использование зашумленных и ошибочных данных может привести к переобучению и снижению способности к обобщению обученной нейронной сети. Рассматриваемые в статье вопросы являются важной частью процесса обучения нейронных сетей. Предложенный метод дает возможность более эффективно рассчитывать значения целевой функции, лежащей в основе алгоритма обратного распространения ошибки, а также игнорировать ошибочные значения в данных для обучения, исключая их на ранних стадиях обучения. Кроме то-го, метод позволяет использовать для обучения нейронных сетей неоднородные выборки данных, а также учитывать при обучении априорную информацию о ценности отдельных примеров. В статье приведен алгоритм работы данного метода. Использование метода позволит повысить точность работы нейронной сети для задач классификации и аппроксимации.
Abstract: The paper describes heuristic modification of backpropagation algorithm using for remote batching.
The backpropagation algorithm is a common algorithm for neural network training. It causes some difficulties. The main problem is enabling the generalizing of a neural network. The ability of general-izing is a most important characteristics of a neural network. It assumes that a neural produces antici-pated values on data that is not a part of a training process. However, using of noisy data causes re-training and decreasing of a generalizing ability of a neural network.
The problems considered in the paper are an important part of a neural network training process. The paper describes a method to use objective functions effectively. The proposed method allows more effective calculating of the values of a goal function that is a base of the backpropagation algorithm. It also ignores failure values in training data and excludes them at earlier stages. In addition, the method allows using heterogeneous data samples for training neural networks, as well as taking into account prior information on the significance of some examples when training.
The paper describes the algorithm of the proposed method. The method will improve the accuracy of a neural network for classification and regression tasks.
Ключевые слова: нейронная сеть, обратное распространение, целевая функция, функция ошибки, алгоритм обученияKeywords: neural network, backpropagatio, objective function, error function, learning algorithm
Просмотров: 4494
12. Сравнение нейросетевых моделей для классификации текстовых фрагментов, содержащих биографическую информацию [№2 за 2019 год]
Авторы: Глазкова А.В. (a.v.glazkova@utmn.ru) - Тюменский государственный университет (старший преподаватель), кандидат технических наук;
Аннотация: В работе представлены результаты сравнения нейросетевых моделей для решения задачи автоматической классификации текстов. Автор рассматривал задачу тематической классификации предложений, содержащих биографическую информацию. Эксперименты проводились на текстовом корпусе, собранном на основе биографических статей, размещенных в онлайн-энциклопедии Википедия, и снабженном семантической разметкой. Для каждого предложения в корпусе семантическая разметка указывает, содержит ли оно биографические сведения и к какому тематическому классу относятся эти сведения. В статье описаны результаты для пяти нейросетевых архитектур: сети прямого распространения (feedforward network, FNN), рекуррентной нейронной сети (recurrent neural network, RNN), се-ти на основе управляемых рекуррентных блоков (gated recurrent unit, GRU), сети долгой кратко-срочной памяти (long short-term memory, LSTM) и двунаправленной сети долгой краткосрочной памяти (bidirectional long short-term memory, BLSTM). Эти модели были обучены на векторных представлениях слов (word embeddings), построенных для текстов Википедии, и использованы для бинарной и мультиклассовой классификации предложений корпуса. В случае бинарной классификации целью обучения модели было определение того, содержит ли предложение биографическую информацию. При проведении мультиклассовой классификации на вход нейросетевых моделей подавались предложения корпуса, размеченные как содержащие биографическую информацию. В результате классификации требовалось отнести предложение к одному из тематических классов. Наилучшие результаты были достигнуты с помощью LSTM- и BLSTM-моделей. Полученные результаты можно использовать для автоматического поиска биографической информации в текстах, написанных на естественном языке.
Abstract: The paper presents the results of comparison of neural network architectures to solve the automatic text classification problem. The paper focuses on the topic classification of sentences containing bio-graphical facts. The data set was collected on the basis of Wikipedia and represented as a corpus of bi-ographical texts with meta tagging. Each sentence in the corpus is marked according to whether it con-tains any biographical information and what type of information it contains.
The paper describes the results of topic classification of the corpus sentences for five neural net-work architectures. They are: feedforward network (FNN), recurrent neural network (RNN), gated re-current unit RNN (GRU), long short-term memory RNN (LSTM) and bidirectional LSTM (BLSTM). These models were trained on the word embedding features obtained for the corpus sentences words. We have tried two types of classification: binary (depending on whether a sentence contain biograph-ical information or not) and multi-class classification (definition of the type of biographical fact). LSTM and BLSTM models have shown the best results. The obtained results will be used to implement biographical information retrieval methods for natural language texts.
Ключевые слова: классификация текстов, нейронная сеть, обработка естественного языка, рекуррентная нейронная сеть, биографический фактKeywords: text categorization, neural network, natural language processing, recurrent neural network, biographical fact
Просмотров: 5640
13. Нейросетевой поведенческий анализ действий пользователя в целях обнаружения вторжений уровня узла [№2 за 2019 год]
Авторы: Зуев В.Н. (zvn_tver@mail.ru) - НИИ «Центрпрограммсистем», Тверской государственный технический университет (зав. лабораторией), Аспирант ; Ефимов А.Ю. (efimovay@cps.tver.ru) - НИИ «Центрпрограммсистем» (зав. отделом);
Аннотация: В данной статье рассматривается применение машинного обучения для обнаружения аномалий в поведении пользователя. С каждым годом количество известных атак стремительно растет. Для противостояния данной угрозе необходимо использовать эффективные средства защиты, такие как системы обнаружения вторжений. Этот вид средств защиты обычно использует сигнатурный анализ и требует регулярного обновления баз сигнатур вторжений, так как не способен обнаруживать атаки, сигнатуры которых отсутствуют в этих базах. Более привлекательны методы, основанные на обнаружении аномалий, поскольку с их помощью можно выявлять неизвестные ранее атаки без необходимости предварительного создания сигнатур вторжений для каждой новой атаки. Одно из наиболее популярных направлений в обнаружении вторжений на уровне узла – анализ поведения пользователя. В данной статье описывается метод обнаружения аномалий поведения пользователей, основанный на применении искусственных нейронных сетей. Метод использует информацию о командах пользователя, извлекаемую из системных log-файлов операционной системы и ПО. Данная информация о командах конвертируется во временной ряд, который потом используется для прогнозирования следующей команды пользователя. Количество ошибок прогнозирования команд пользователя определяет наличие аномалии в его поведении. Экспериментальные результаты показали, что данный метод хорошо подходит для выявления аномалий в поведении пользователя и обладает низкой вероятностью ложных срабатываний.
Abstract: The paper focuses on applying machine learning for detecting anomalies in user behavior.
The number of known attacks is rapidly increasing every year. In order to resist that treatment, there is a need for effective security systems, such as Intrusion Detection Systems (IDS). This type of sys-tems usually uses signature analysis and requires signature updates. Such systems are not capable of detecting unknown attacks.
The methods based on anomaly detection are more attractive as they can identify previously un-known attacks without preliminary creating of intrusion signatures for every possible attack. One of the most popular directions for host-based IDS in anomaly detection is user behavior analysis.
The paper describes a method of detecting user behavior analysis anomalies based on artificial neu-ral networks. For detecting user behavior anomalies, the method uses the information on user’s com-mands extracted from system log files and software. This information is converted into time series that is used to forecast next user’s commands. The number of forecasting errors determine the presence of an anomaly in user behavior.
The experimental results demonstrate that the proposed method is good for detecting anomalies in user behavior, and has low probability of false positive.
Ключевые слова: обнаружение вторжений, компьютерная атака, анализ событий, поведенческий анализ, обнаружение аномалий, нейронная сеть, машинное обучение, пк «ребуссов»Keywords: intrusion detection, computer attack, event analysis, user behavio, anomaly detection, neural network, machine learning, pc "rebus-sov"
Просмотров: 5852
14. Оценка эффективности методического и алгоритмического обеспечения системы поддержки принятия решений специального назначения [№2 за 2019 год]
Авторы: Допира Р.В. (rvdopira@yandex.ru) - НПО РусБИТех, пр-т Калинина, 17, г. Тверь, 170001, Россия (профессор, зав. отделом), доктор технических наук; Гетманчук А.В. (getmanshuk@mail.ru) - Таганрогский научно-исследовательский институт связи (заместитель начальника лаборатории), кандидат технических наук; 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; Семин М.В. (potapov_il@mail.ru) - Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил «Военно-воздушная академия им. проф. Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина» (начальник лаборатории); Брежнев Д.Ю. (dimanbreg@mail.ru) - Военная академия воздушно-космической обороны им. Маршала Советского Союза Г.К. Жукова (докторант), кандидат технических наук;
Аннотация: При оценке состояния воздушных и космических радиотехнических объектов управления для принятия решения по устранению информационной перегрузки используются методическое обеспечение и алгоритмы классификации объектов системы поддержки принятия решений АСУ специального назначения. В статье представлен метод оценки эффективности алгоритмического обеспечения системы поддержки принятия решений АСУ специального назначения, основанный на использовании искусственной генерации входных данных, а также данных, представляющих собой совокупность всех возможных значений на основе полного перебора в виде программ-генераторов случайных объектов и случайных областей. При данном подходе, использующем анализ взаимного расположения областей в параметрическом пространстве, представляющих собой каталог эталонных значений, нет необходимости сравнивать параметры объекта с параметрами всех классов из каталога. Находится первое вхождение в область, и далее рассматривается возможность попадания анализируемого объекта в области, имеющие пересечения с областью, в которую объект уже попал. Полученные в статье экспериментальные результаты оценки общей вычислительной трудоемкости системы поддержки принятия решений АСУ специального назначения при классификации объектов с использованием комбинированной методики в среднем в два раза ниже по сравнению с базовым методом классификации. Полученный результат особенно актуален при классификации воздушных и космических радиотехнических объектов управления в условиях интенсивного поступления информации в реальном масштабе времени.
Abstract: To eliminate information overload when assessing the state of air and space radio control objects for decision-making, we use methodological support and classification algorithms of decision support system (DSS) objects of an automated control system (ACS) for special purposes.
The paper presents a method for efficiency evaluation of algorithmic support of a special purpose ACS DSS. The method is based on artificial generation of input data, as well as data representing a set of all possible values based on an exhaustive enumeration in the form of generating programs of ran-dom objects and random areas. This approach uses the analysis of the relative location of regions in a parametric space, which is a catalog of reference values. In this approach, there is no need to compare object parameters with the parameters of all catalog classes. After finding the first input into an area, we consider the possibility of getting the analyzed object into those areas that have intersections with the area in which the object has already got.
The obtained experimental results of evaluation of a general computing labor intensity of the spe-cial-purpose ACS DSS when classifying the objects using a combined method is, on average, two times lower than the basic classification method. The obtained result is particularly relevant in the classifi-cation of air and space radio engineering control objects under conditions of intensive real-time data entry.
Ключевое слово: Keyword:
Просмотров: 2755
15. Информационная технология верификации специального программного обеспечения автоматизированных систем военного назначения [№2 за 2019 год]
Авторы: Жидков Р.Е. (r-zhidkov@rambler.ru) - Военная академия воздушно-космической обороны им. Маршала Советского Союза Г.К. Жукова (адъюнкт); Викторов Д.С. (victorov.dmitry@yandex.ru) - Военная академия воздушно-космической обороны им. Маршала Советского Союза Г.К. Жукова (доцент), доктор технических наук; Жидков Е.Н. (eng1964@mail.ru) - Военная академия воздушно-космической обороны им. Маршала Советского Союза Г.К. Жукова, кандидат технических наук;
Аннотация: Потребность в создании информационной технологии верификации специального ПО автоматизированных систем военного назначения, позволяющей с большей эффективностью проверять требования к функциональности, обусловлена необходимостью создания качественного ПО в условиях временных и финансовых ограничений процесса разработки. В данной статье предлагается технология, выполненная как совокупность приемов, способов и программных утилит для обработки исходного кода исследуемой программы и программной документации с целью получения на их основе информации о функциональных дефектах. В рамках процесса создания специального ПО описываемая технология может использоваться как на этапе кодирования, так и на этапах тестирования разного уровня в дополнение к существующим решениям для поиска дефектов функциональности. Для верификации используется метод, структура которого определяется требованиями нормативных документов в области разработки ПО. Он включает методику статического анализа про-грамм и методику расчета полноты анализа на основе характеристик программного кода. Данный метод верификации предназначен для проверки корректности реализации информационно-расчетных задач в автоматизированных системах управления войсками и боевыми средствами по принципу размерной однородности физических уравнений. Информационная технология верификации описана в виде функциональной модели IDEF0, детализированной до второго уровня вложенности с описанием входов и выходов всех работ. Чтобы поддержать процесс верификации, предлагаются программные утилиты для автоматизации рутинных операций: формирования уникальных идентификаторов программных объектов и поиска дефектов. Данные программы созданы на основе инфраструктуры для разработки компиляторов LLVM и фронтенда Clang, позволяющих исследовать код программ на языках C, C++, Objective-C.
Abstract: There is a need to create an information technology of military automated system special software verification that allows effective checking of functionality requirements. This is due to the need to create high-quality software within time and financial constraints of the development process.
The paper proposes an information technology that is a combination of methods and software utilities for pro-cessing a source code of the investigated program and technical documentation in order to obtain information of functional defects. The described information technology might be used both at the coding stage and at different testing stages in addition to the existing solutions for searching functionality defects.
The verification method has a structure determined by the requirements of regulatory documents in the soft-ware development. This method includes a static analysis technique and a technique for assessing analysis com-pleteness based on source code characteristics. This verification method is designed to check the correctness of the implementation of information-calculated tasks in automated systems for managing troops and military equipment based on the principle of dimensional homogeneity of physical equations.
The verification information technology is described as an IDEF0 functional model detailed to the second nesting level with a description of inputs and outputs of all works. In order to support the verification process, the authors propose software utilities for automating routine operations: generating unique identifiers of software ob-jects, searching and intentional defects introducing. These software tools are based on the infrastructure of LLVM compiler and Clang frontend that allow checking the program codes in C, C++, Objective-C.
Ключевые слова: информационная технология, верификация, по, idef0, функциональные дефекты, статический анализKeywords: information technology, verification, software, idef0, functional defects, static analysis
Просмотров: 4844
16. Комплексная математическая модель дирижабельного радиолокационного комплекса обнаружения малозаметных воздушных целей [№2 за 2019 год]
Автор: Суша С.В. (sushasv2008@yandex.ru) - Управление Минобороны России (начальник отдела);
Аннотация: Одним из этапов создания дирижабельного радиолокационного комплекса обнаружения мало-заметных целей и оценки эффективности его функционирования является разработка комплексной математической модели, структура которой представлена в данной статье. Модель разработана в интересах обоснования технического облика комплекса и особенностей его применения, а также для оценки эффективности функционирования и боевых (информационных) возможностей. Разработка комплексной математической модели базируется на основных принципах построения и структуре данного комплекса. Сам комплекс является информационным средством, представляя собой сложную радиотехническую систему. Аппаратно-программные средства комплекса должны размещаться как на земле, так и в воздухе. Структура комплексной математической модели включает несколько функционально законченных блоков и моделей, в частности, модели фоноцелевой обстановки, Земли, бортовых систем дирижабельного радиолокационного комплекса и др. В статье описываются частные математические модели, входящие в состав комплексной, их взаимосвязь друг с другом. Модель радиолокационной станции дирижабельного радиолокационного комплекса строится на основе расчетов параметра обнаружения (отношения сигнал/шум) по уравнению радиолокации и является аналитической моделью приемопередающего тракта и процесса распространения сигналов. Динамика функционирования имитируется путем последовательного изменения ее состояния через некоторые интервалы времени. Модель обеспечивает динамический подыгрыш выход-ной информации, аналогичной выходной информации моделируемого средства. Кроме того, она предусматривает возможность имитации обмена с системой управления, имеет параметры, управление которыми позволит имитировать управление режимами функционирования моделируемого средства. Рассмотрены возможности комплексной математической модели дирижабельного радиолокационного комплекса обнаружения малозаметных воздушных целей.
Abstract: One of the stages of creating an anti-stealth airship radar system and evaluating its effectiveness is the development of an integrated mathematical model. This paper presents the structure of such model. The model is developed to substantiate the technical appearance of the system and its application features, as well as to evaluate operating effect and combat (information) capabilities. A mathematical model of the system is based on the basic construction principles and a complex structure. The system itself is an information tool representing a complex radio system. The hardware and software of the system should be located both on the ground and in the air.
The structure of the system mathematical model includes several functionally complete blocks and models, in particular, models of a target environment, the Earth, on-board systems of the airship radar system, etc.
The paper describes particular mathematical models that are a part of an integrated one, their mutu-al interaction.
The radar model of the dirigible radar system is based on calculating detection parameters (signal-noise ratio) using the radar equation. It is an analytical model of the receiving-transmitting path and a signal propagation process. Successive changing of its state at certain time intervals simulates the func-tioning dynamics. The model provides a dynamic playout of the input information to the similar output information of a simulated tool. In addition, it provides the ability to simulate an exchange with a con-trol system, has parameters that allow simulating the control of simulated device operation modes.
The paper considers the possibilities of a complex mathematical model of an anti-stealth airship ra-dar system.
Ключевые слова: дирижабельный радиолокационный комплекс, радиолокационная станция, малозаметная воздушная цель, комплексная математическая модельKeywords: airship radar system, radar station, stealth air target, complex mathematical model
Просмотров: 4066
17. Сетевые автоматизированные системы управления техническим обеспечением ВМФ: проблемы их разработки и методы решения [№2 за 2019 год]
Авторы: Мухитов Э.И. (mukh70@yandex.ru) - Управление Балтийского флота (начальник бюро изобретательства и рационализации БФ); Бавула А.А. (bavel_@mail.ru) - Филиал ВУНЦ ВМФ «Военно-морская академия» в г. Калининграде (капитан 2-го ранга, адъюнкт);
Аннотация: Объектом исследования является создаваемая сетевая структура технического обеспечения в Военно-Морском Флоте. Развитие логистических интеллектуальных систем, виртуальных органов военного управления, сетевой стратегии, других прорывных технологий будет базироваться на опыте, знаниях, интуиции офицеров-управленцев и интегрироваться в системы искусственного интеллекта военного назначения. Сетевая архитектура будет содействовать созданию интеллектуальной среды в социо-, техно-, киберсферах, всех видах человеческой деятельности, в том числе в будущей работе сетевых операторов, способных информацией оперировать, интегрировать в знания (сценарии) и с помощью искусственного интеллекта предоставлять готовые варианты решений для должностных лиц органов управления техническим обеспечением. В числе путей создания высокоэффективной сетевой архитектуры – алгоритмизация и рост доступности сетевых вычислительных ресурсов. Так как современные научные и практические акценты смещаются от понятия «компьютер» к понятию «сеть» и от интеллектуального труда офицеров-операторов органов военного управления к внедрению виртуальных сетевых операторов, способных обрабатывать плохо формализованную информацию (агрегировать, сепарировать, очищать, интегрировать, анализировать и т.п.), АСУ с помощью специального ПО и специализированных систем искусственного интеллекта могут предоставлять математически выверенные готовые сценарии решений для лиц, принимающих решения. Новизна предлагаемого метода заключается также в том, что в процессе принятия решений по мере возрастания по иерархии управления техническим обеспечением параллельно происходят сравнительный анализ и критериальная оценка по спирали качества. Интеграция этих процессов является дополнительным важным фактором модернизации перспективных АСУ. Современные войны, их переход в киберпространство уже не оставляют времени на важные этапы принятия решений должностными лицами органов военного управления, поэтому предлагаемый сценарнологистический подход, алгоритмизация процессов технического обеспечения позволят существенно сократить время и обеспечат достаточно высокий уровень качества управленческих решений.
Abstract: The object of investigation is a net structure of the Navy maintenance support. The development of lo-gistical intelligent systems, virtual agencies of military control, net strategy, and other advanced tech-nologies will be based on experience, knowledge, intuition of officer managers and will be integrated into artificial intellect systems for military purposes. The net architecture will contribute to creating of intellectual environment in the socio-, techno- and cyber spheres, all types of human activities, includ-ing the further work of net operators, who are able to operate information, integrate into knowledge (scenarios) and provide ready-made solution options for the officials of the maintenance support con-trol agencies using artificial intelligence.
One of ways of creating a highly effective net architecture is algorithmisation and growth of net computing resource accessibility. Modern and practical accents are moving from the “computer” con-cept to the “net” concept, and from intelligent activities of officer operators of military control agen-cies to introduction of virtual net operators, who are able to process badly formalised information (to aggregate, separate, refine, integrate, analyze, etc.). Therefore, automated control systems are able to provide mathematically adjusted ready-made scenarios of decisions for decision makers using software and specializing artificial intelligence systems.
The novelty of the proposed method is that during decision-making, as far as the hierarchy of the maintenance support control increases, the comparative analysis and the criterial estimation in a quali-ty spiral occur simultaneously. The integration of these processes is an additional important factor for modernization of advanced automated control systems. Modern wars and their transition into the cy-berspace do not leave the time for the important decision-making stages for the officials of the control agencies. Therefore, the proposed scenario-logistical approach and the algorithmisation of mainte-nance support processes will give the opportunity to reduce the time and provide a sufficiently high quality level of administrative decisions.
Ключевые слова: искусственный интеллект, сетевой оператор, киберпространство, техническое обеспечение, орган управления, интеграция, решение, вмфKeywords: artificial intelligence, net operator, cyberspace, technical support, control agency, integration, decision, navy
Просмотров: 3936
18. Теоретико-множественная модель функционального подхода к интеллектуализации процессов управления зданиями и сооружениями [№2 за 2019 год]
Автор: Душкин Р.В. (roman.dushkin@gmail.com) - Компания «ВойсЛинк» (зам. генерального директора по интеллектуальным транспортным системам и аппаратно-программному комплексу «Безопасный город»);
Аннотация: В статье описан функциональный подход к управлению внутренней средой интеллектуального здания. Такой подход подразумевает использование и передачу между периферийным оборудованием и центральными инженерными системами неизменяемых состояний, отсутствие побочных эффектов при осуществлении управляющих воздействий и построение децентрализованной сети для вычислений и принятия решений на стороне оконечных устройств на базе интернета вещей. Это позволяет одновременно получить все выгоды различных парадигм рассмотрения процессов управления и интеллектуализации. Кроме того, появляется возможность эмерджентно проявить новые свойства общего подхода для повышения степени управляемости и эффективности эксплуатации объектов управления. Рассмотрены математические основы организации распределенной вычислительной среды для реализации функционального подхода. Кратко описываются возможные сценарии управления в различных режимах работы инженерных систем интеллектуальных зданий. Путем описания теоретико-множественной модели интеллектуализированной системы управления зданием подводится теоретический базис под рекомендации об изменении парадигмы построения общей АСУ интеллектуальным зданием от автоматизации инженерных процессов к интеллектуализации управления и созданию системы искусственного интеллекта, осуществляющей полный и автономный цикл управления зданием. Применение функционального подхода в совокупности с новыми технологиями для управления такими объектами, как интеллектуальные здания, позволяет перевести эксплуатацию этих зданий на более высокий уровень доступности сервисов, устойчивости, экологичности и всестороннего развития не только самого объекта управления, но и иерархии его надсистем – муниципалитета, региона, государства.
Abstract: The paper describes a functional approach to managing the internal environment of an intelligent building. Such approach implies using and transferring unchangeable states between the peripheral equipment and central engineering systems, the absence of side effects during control actions, as well as the construction of a decentralized network of computations and decision making on an end-user device side based on the Internet of things. This allows simultaneous obtaining of all benefits of differ-ent consideration paradigms of management processes and intellectualization. Additionally, there is an possibility of emergent showing new features of the general approach to increase the degree of control-lability and the operation efficiency of controlled objects.
The paper considers mathematical foundations of the organization of a distributed computing envi-ronment for implementation of a functional approach. It also briefly describes possible control scenar-ios in various operation modes of engineering systems of intelligent buildings. The authors describe a set-theoretic model of an intellectualized building management system. This model is a theoretical ba-sis for recommendations on changing the paradigm of constructing a general automated control system for an intelligent building from the automation of engineering processes to the management intellectu-alization and the creation of an artificial intelligence system that implements a complete and autono-mous cycle of building management.
The functional approach complete with new technologies (artificial intelligence, decentralized da-tabases, the Internet of things) for managing such objects as intelligent buildings, allows transferring the operation of such buildings to a higher level of service availability, sustainability, environmental friendliness and comprehensive development of not only a controlled object, but also the hierarchy of its supersystems (municipality, region, state).
Ключевые слова: функциональный подход, интеллектуальное здание, интернет вещей, децентрализация, искусственный интеллект, интеллектуализацияKeywords: functional approach, intelligent building, Internet of things, decentralization, artificial intelligence, intellectualization
Просмотров: 6041
19. Программы моделирования температурных полей в изделиях цилиндрической формы [№2 за 2019 год]
Авторы: Марголис Б.И. (borismargolis@yandex.ru) - Тверской государственный технический университет (зав. кафедрой), доктор технических наук; Мансур Губран Али (gubran_ali@mail.ru) - Тверской государственный технический университет, кафедра «Автоматизация технологических процессов» (аспирант);
Аннотация: В статье рассмотрена модель температурного поля в изделии цилиндрической формы при несимметричном конвективно-радиационном теплообмене поверхностей изделия с окружающей средой и ограждающими поверхностями (нагревательными элементами) технологического оборудования. Получены соотношения для расчета температурного распределения в изделии с использованием численных конечно-разностных методов. Приведен пример расчета конвективно-радиационного охлаждения цилиндрического тела. Сформулирована возможность решения по-ставленной задачи в среде программирования Matlab. На основе стандартной функции pdepe в среде MatLab разработана программа, позволяющая по заданным теплофизическим характеристикам материала (коэффициентам теплопроводности, температуропроводности) и параметрам конвективно-радиационного теплообмена (коэффициентам конвективной теплоотдачи и приведенным степеням черноты) моделировать температурное поле в изделии. Рассмотрены особенности разработки программы, связанные с заданием функций типа дифференциального уравнения, начальных и граничных условий. Приведены основные функции разработанных программ и результаты расчета температурного распределения. Сделан сравнительный анализ решения задачи в среде Matlab с результатами, полученными с помощью конечно-разностных соотношений, продемонстрировано их хорошее совпадение. Рас-смотрено решение двухмерной задачи теплопроводности в цилиндрическом теле с помощью функции parabolic, являющейся одним из инструментов Matlab для решения задач параболического типа. Произведена триангуляция цилиндрической области с использованием функции in-itmesh. Приведены фрагменты программных кодов функций граничных условий и визуальное изображение двухмерного температурного распределения в полом конечном цилиндре. При решении тепловой двухмерной цилиндрической задачи градиенты температур по высоте практически отсутствуют, в связи с чем наблюдается отличное совпадение температурного поля с результатами, полученными конечно-разностными методами и с помощью функции pdepe. Разработанные методы в перспективе позволяют перейти к решению задач моделирования температурного поля в сортовых стеклоизделиях цилиндрической формы (стакан, бутылка, колба), имеющих, кроме боковой, еще и донную поверхность.
Abstract: The paper describes a temperature field model in a cylindrical product during an asymmetric convective-radiative heat transfer of surfaces with the environment and protecting surfaces (heating elements) of production equip-ment. The equations for calculating temperature distribution in the product using numerical finite-difference methods. There is a calculation example of convective-radiative cooling of a cylindrical body. It is stated that the described problem is possible to solve in Matlab.
Based on the standard MatLab function pdepe, there is a developed program that allows simulating a product temperature field according to specified on thermo-physical characteristics of the material (thermal conductivity, temperature conductivity) and parameters of the convective-radiative heat transfer (a convective heat transfer co-efficient and given degrees of blackness). The paper describes the program development features related to assign-ing functions of differential equations, initial and boundary conditions. There are the main functions of the devel-oped programs, as well as the temperature distribution calculation results.
The authors present a comparative analysis of the problem solution in Matlab with the results obtained using finite-difference relations. They also demonstrate their good agreement. A two-dimensional heat conduction prob-lem in a cylindrical body is solved using a parabolic function, which is one of Matlab tools to solve parabolic type problems. The cylindrical domain has been triangulated using the initmesh function. There are some fragments of the program codes of boundary conditions functions and a visual image of a two-dimensional temperature distri-bution in a hollow cylinder. When solving a thermal two-dimensional cylindrical problem, the temperature gradi-ents in height are almost absent. Therefore, there is an excellent coincidence of the temperature field with the re-sults obtained by finite-difference methods and using the function pdepe.
The developed methods in the long term allow solving problems of modeling temperature field in high-quality cylindrical glass products (a glass, a bottle, a flask) that have a side face and a back surface.
Ключевые слова: двухмерная задача теплопроводности, изделие цилиндрической формы, конвективно-радиационный теплообмен, конечно-разностные методы, моделирование, начальные и граничные условия, дифференциальное уравнение, метод конечных элементов, триангуляция, температурное полеKeywords: two-dimensional heat conduction problem, cylindrical product, convective-radiant heat transfer, finite difference methods, modeling, initial and boundary conditions, differential equation, finite element method, triangulation, a tempering
Просмотров: 6674
20. Особенности использования DWDM-технологии для уплотнения оптических каналов [№2 за 2019 год]
Авторы: Лисецкий Ю.М. (Iurii.Lisetskyi@snt.ua) - Компания «ЭС ЭНД ТИ УКРАИНА» (генеральный директор), кандидат технических наук; Перекопайко Ю.С. (Yuri.Perekopayiko@snt.ua) - Компания «ЭС ЭНД ТИ УКРАИНА» (главный консультант);
Аннотация: В статье рассмотрена значимость DWDM-технологии для спектрального уплотнения оптических каналов. Использование этой технологии позволяет многократно увеличить пропускную способность оптической кабельной инфраструктуры за счет возможности передачи по одному оптическому волокну до 160 независимых информационных каналов на различных оптических не-сущих (длинах волн) трафик различных протоколов с разными скоростями. Данная проблема актуальна для операторов связи и телекоммуникационных провайдеров, построивших достаточно большое количество оптических магистральных транспортных сетей, а с динамичным ростом абонентской базы, длительности разговоров, появлением новых неголосовых услуг столкнувшихся с необходимостью уплотнения трафика. В отличие от классических оптических технологий, использующих одну пару волокон для передачи данных одного канала, основной особенностью DWDM является возможность по одной паре волокон передавать n-е количество каналов. Это достигается за счет передачи каждого потока данных на смежных несущих частотах, рабочий диапазон которых в технологии DWDM принято называть волнами. В статье проведен анализ оптических мультиплексоров, объединяющих волны в композитный сигнал перед вводом в оптическую магистраль, который на принимающей стороне разделяется на отдельные каналы. Их основным свойством является умение собрать и разобрать композитный сигнал для выделения отдельной волны или набора волн, а остальные передать без изменений далее по магистрали. Показаны особенности оптических мультиплексоров и эволюции их развития. Описаны концепции бесцветного и всенаправленного ROADM, позволяющие исключить необходимость наличия постоянно зарезервированной волны, а также в случае обрыва автоматически перемаршрутизировать сервисы через свободные волны на другом направлении. Отмечено, что концепции всенаправленного и бесцветного DWDM вместе с технологией Flex Spectrum и динамической плоскостью управления WSON являются ключевыми элементами инновационного решения для оптических транспортных сетей Cisco nLight. DWDM-технология с использованием ROADM-узлов, как правило, применяется для модернизации и расширения существующих волоконнооптических транспортных сетей с целью повышения уровня их пропускной способности и доступности.
Abstract: The paper considers the importance of DWDM technology for wavelength division multiplexing of fi-ber optic channels that enables multiplication of bandwidth of a fiber optic cable infrastructure. It is achieved by transmitting of up to 160 independent information channels through one optic fiber. Dif-ferent wavelengths are used to carry traffic with different protocols and speeds. This is an important problem for telecommunications service providers owning numerous fiber optic backbone networks and facing the need to dense the traffic in view of dynamic growth of the amount of subscribers, aver-age duration of communication sessions and introduction of new non-voice services.
Conventional fiber optic technologies use one pair of fibers to transmit one channel data. On the contrary, the basic feature of DWDM is the ability to transmit N channels through one pair of fibers. It is achieved through transmitting each data stream on adjoining carrying frequencies. Their operating ranges in DWDM technology are usually called wavelengths.
The paper analyzes optic multiplexers combining wavelengths into one composite signal before en-tering the fiber optic line. The receiving side then decomposes it into different channels. Their essential feature is the ability to decompose and compose composite signal to single out a wavelength or set of wavelengths and transmit the rest further down the line unchanged. There are demonstrated features of optic multiplexers as well as the evolution of their development.
The paper describes the conceptions of Colorless & Omnidirectional ROADM which eliminates the need to reserve a wavelength on a permanent basis or automatically reroute services through vacant wavelengths on another direction in case of line failure. It is noted that the concepts of omnidirectional and colorful DWDM together with Flex Spectrum technology and dynamic plane of WSON manage-ment are key elements of innovative solution for Cisco nLight fiber optic transport networks. Typical-ly, the DWDM technology utilizing ROADM nodes is used to modernize or expand existing fiber optic networks to increase their bandwidth and availability.
Ключевые слова: узлы, длины волн, уплотнение, мультиплексоры, транспортные сети, оптические каналы, dwdm-технологияKeywords: nodes, wavelengths, multiplexing, multiplexers, transport networks, fiber optic channels, dwdm technology
Просмотров: 4524
◄ ← Предыдущая | 1 | 2 | 3 | Следующая → ►
