Программные продукты и системы

Статьи из выпуска № 1 за 2015 год.

Упорядочить результаты по: Дате публикации | Заголовку статьи | Авторам |

11. Спецификация задач в самоорганизующейся информационной системе [№1 за 2015 год]
Авторы: Дрождин В.В., Шалаев А.А.
Просмотров: 9535
Для обеспечения самомодификации и совершенствования самоорганизующаяся информационная система должна выявлять различные внутрисистемные проблемы, для устранения которых необходимо формулировать и решать задачи. В данной статье приведена общая спецификация задачи и определены ее компоненты. Для метода решения предложено использовать семантическое и конструктивное описания. Определены правила соответствия метода решаемой задаче и рассмотрены способы формирования метода, удовлетворяющего ей. Отмечено преимущество использования в самоорганизующейся информационной системе недоопределенных за-дач и предложены способы доопределения задачи в случаяхнеполного покрытия области определения задачи областью определения метода, неполного удовлетворения ограничений метода решения условиям задачи, отклоненияот эквивалентности преобразования исходных данных в результат в методе решения и способе преобразования данных, инициированного проблемой. Семантическую спецификацию задачи предложено представлять в виде понятия-задачи и отношения между понятиями. Понятие-задача содержит идентификатор, состав, содержание, метод решения, внешнее описание и макро-свойства. Между понятиями-задачами могут устанавливаться отношения агрегации, классификации, обобщения и абстрагирования. Семантические спецификации задач, известных и решаемых в системе, могут быть использованы для формирования слоя задач в семантическом пространстве «проблема–задача–подзадача–метод решения–знания». Таким образом, формулирование и решение задач дают возможность системе устранять возникающие проблемы в процессе ее функционирования, а использование недоопределенных задач существенно расширяет возможности системы по устранению проблем и позволяет сделать этотпроцесс эффективным.

12. Принципы разработки конвертера для перевода проектов, выполненных в среде MS DOS, в проекты MS Windows [№1 за 2015 год]
Автор: Зенков В.В.
Просмотров: 10520
Созданные в прошлом для работы в операционной системе MS DOS и работающие по сей день программные продукты вызывают у пользователей и разработчиков желание перепрограммировать их с помощью современных инструментальных средств MS Windows или иной операционной системы. Речь идет о крупных проектах, которые необходимо перенести на новую операционную среду и новые инстру-ментальные средства: базы данных и средства разработкигеоинформационных систем. Главное, что нужно учиты-вать при переделке проекта, – имеется ли в новой операционной системе инструмент, с помощью которого выполнен старый проект. Работающие в MS DOS распространенные языки программирования высокого уровня имеют конвертеры для преобразования исходных текстов программ на современные языки программирования С++ и Visual Basic. С их по-мощью переделка проектов существенно упрощается. Однако старый проект может быть выполнен в некой инстру-ментальной среде, которая не имеет конвертера, преобразующего проект для новой операционной системы. Тогда альтернативой перепрограммированию проекта на один из современных языков будет конвертер проектов, создан-ных инструментальным средством, использованным при их разработке. Речь идет не о создании конвертера для ста-рого инструментального средства, которое отжило свое, а о разработке конвертера проектов, созданных с его помо-щью. Конвертер проектов конвертирует старый проект и средства старого инструмента, использованные в старых проектах. При создании конвертера проектов требуются знания инструментария, использованного при создании старого проекта, языка (языков) программирования, языка, на который ориентируется конвертер, и тех современных СУБД и геоинформационных систем, которые предполагают использовать в новых проектах. Данная работа интересна, тру-доемка и требует достаточно высокой квалификации исполнителей. Ее выполнение целесообразно при довольно большом объеме конвертируемых проектов. Данная статья посвящена принципам разработки конвертера проектов на основе опыта разработки конвертера проектов, созданных с помощью системы Фрагмент. Задача конвертера состоит в том, чтобы автоматически создать сам файл проекта, перенести старые базы данных в новые(новую базу) и старые файлы с данными в новые файлы, старые диалоговые формы переделать в новые формы. При этом в начале работы нужно выбрать новый язык про-граммирования и новую СУБД. Если старый проект имеет функции геоинформационной системы, то в дополнение нужно выбрать геоинформационную систему из числа существующих.

13. Программная система исследований динамики технологических процессов формования химических волокон [№1 за 2015 год]
Авторы: Калабин А.Л., Удалов Е.В., Хабаров А.Р.
Просмотров: 11853
Разработано программное средство для исследования динамики технологических процессов формования химических волокон. Производство химических волокон из расплавов и растворов полимеров относится к числу наиболее инновационных отраслей, основной задачей которой является создание волокон с заданными свойствами. Одним из методов исследования существующих и разработки новых технологий, реализующих данную задачу, является моделирование. При моделировании определяются количественные зависимости между условиями процессов получения материала, структурой его волокон и свойствами. Оно позволяет варьировать технологические режимы, минимизируя дорогостоящие опытные работы. Предложенная система используется для моделирования динамики процесса двух видов формования волокон: из расплава с приемным устройством и аэродинамическое формование. Программа представляет собой JavaDesktop-приложение, обладающее интуитивно понятным графическим интерфейсом. Оно позволяет в условном виде отображать схему технологических процессов, связи между его элементами и их характеристиками, редактировать параметры элементов схемы, выполнять расчет сил, действующих на волокно, отображать в графическом виде рассчитанные данные. Чтобы исследовать полученные результаты в более функциональных системах, реализован экспорт результатов расчета в файл. В приложении возможно сохранить проект в файл с целью его последующей загрузки. В программной системе реализованы численные методы решения системы нелинейных обыкновенных дифференциальных уравнений, метод сеток (конечно-разностный метод) в цилиндрических координатах с учетом подвижной границы, интерполяция кубическими сплайнами экспериментальных зависимостей. Предложены алгоритмы вы-бора граничных условий и верификации численных решений. Так как процедура расчета неустойчива относительно входных данных и довольно продолжительна по времени, она выполняется в потоке, отдельном от потока-диспетчера событий. Работоспособность программной системы подтверждается результатами моделирования, которые удовлетворительно согласуются с экспериментальными данными.

14. Параллельные алгоритмы вычисления локальных минимумов целочисленных решеток [№1 за 2015 год]
Авторы: Кузьмин О.В., Усатюк В.С.
Просмотров: 11662
Сделан обзор методов решения задач поиска кратчайшего базиса (Shortest basis problem) и кратчайшего вектора в решетке (Shortest Vector Problem). Для обобщенного метода приведения базиса решеток – блочного метода Коркина– Золотарева (Block Korkin–Zolotarev) – продемонстрированметод декомпозиции алгоритмов ортогонализации базиса и поиска кратчайшего вектора в целочисленной решетке.Представлены доказанные ранее оценки точности решения задач поиска кратчайшего вектора и кратчайшего базиса целочисленной решетки в зависимости от метода приведения базиса. Получены экспериментальные оценки точности представления чисел в алгоритмах ортогонализации и поиска кратчайшего вектора на ансамблях случайных решеток и на решетках, сложных по Гольштейну–Майеру. Продемонстрировано падение эффективности слабосвязанных параллельных вычислительных устройств с ростом размерности решетки, обусловленное необходимостью роста точности представления чисел. Полученный параллельный алгоритм позволяет осуществить линейное ускорение алгоритма поиска локальных минимумов в решетке в зависимости от числа вычислительных устройств, допускающих выполнение сколь угодно точной арифметики. Про-ведено экспериментальное сравнение параллельных реализаций алгоритма поиска кратчайшего вектора на видео- картах CUDAENUM и многоядерных мультипроцессорных конфигурациях parENUM. Представленный алгоритм продемонстрировал сходный результат на решетках малой размерности и существенно лучший в случаях высокой размерности в сочетании с использованием экстремального отсечения ветвей в алгоритме Каннана. Реализация представленного алгоритма заняла первое место среди методов приближенного поиска кратчайшего вектора в случайных ансамблях решеток, построенных на сложных по Голдштейну–Майеру идеалах кольца кругового многочле-на.

15. Тестирование памяти в многопроцессорных системах [№1 за 2015 год]
Автор: Лавринов Г.А.
Просмотров: 9620
Одним из основных элементов вычислительной системы является память. В зависимости от сферы применения многопроцессорных систем к памяти предъявляются различные требования: по информационной емкости, по быст-родействию и т.д. При построении таких систем тестирование памяти является одним из важнейших этапов тестиро-вания системы в целом. Тестирование памяти разделяется на тестирование шины адреса, шины данных и проверку ячеек памяти тестируемого устройства. По способу тестирования ОЗУ в вычислительной машине можно разделить на локальное, непосредственно доступное с процессорного элемента, и удаленное, с доступом на запись и чтение памяти через коммуникационную среду для систем с распределенной памятью. В статье рассматривается подход удаленного тестирования ОЗУ в многопроцессорной системе с коммуникационной средой RapidIO. Приведена про-цедура тестирования на примере процессоров 1890ВМ6Я. На основе базовых тестов ОЗУ (проверка собственного адреса, бегающая единица (или ноль) и проверка случайныхзначений) приведены результаты сравнения времени тестирования в зависимости от устройства исполнения тестов. Производится оценка эффективности использования данного подхода. Данный подход позволяет обходиться минимальным набором аппаратных средств.

16. Архитектура и информационно-технологические инструменты комплекса программ интегрированной логистической поддержки промышленных трубопроводных систем [№1 за 2015 год]
Автор: Мошев Е.Р.
Просмотров: 10618
В данной статье указаны недостатки использования разрозненных комплексов программ при интегрированной логистической поддержке жизненного цикла промышленных трубопроводных систем. Отмечено, что устранить их можно, в частности, с помощью комплекса программ, разработанного с учетом современных концепций интегрированной логистической поддержки, концепции интегрированной информационной среды и специальных информационно-технологических инструментов, основанных на использовании методов математического моделирования, теории искусственного интеллекта и методов логистики ресурсосбережения в сфере организации производства. Описаны архитектура, вычислительно-сетевая структура иинформационно-технологические инструменты, использованные при разработке комплекса программ интегрированной логистической поддержки. Архитектура комплекса программ включает базу данных, программное обеспечение и является открытой для информационного обмена с внешними комплексами программ. База данных состоит из девяти логических разделов, включающих информационный и интеллектуальный виды обеспечения, которые разработаны с помощью фреймовых и продукционных моделей представления знаний. Программное обеспечение состоит из одиннадцати функциональных модулей, а также программного и клиентского интерфейсов. Информационная организация вычислительно-сетевой структуры комплекса программ осуществлена через централизованный сервер баз данных предприятия с возможностью подключения удаленных пользователей с помощью терминального сервера. Рассмотрена комплексная логико-информационная модель интегрированной логистической поддержки жизненного цикла промышленных трубопроводных систем. Приведен фрагмент логико-информационной модели интегрированной логистической поддержки проектируемых трубопроводов, выполненный с использованием методологии IDEF0. Приведены примеры фреймовых моделей представления знаний о технико-технологических характеристиках трубопроводов, а также продукционных моделей представления знаний о конструкционных характеристиках фланцев и фланцевых соединений. Рассмотрены эвристическо-вычислительные алгоритмы, формализующие процедуры расчета характеристик фланцев и проверки фланцев на совместимость.

17. Система управления здоровьем человека: функциональные требования и архитектура [№1 за 2015 год]
Автор: Нефедов О.Ю.
Просмотров: 10585
На сегодняшний день демографическая проблема является одной из наиболее острых для России. Такое положение в значительной степени объясняется высокой смертностью населения от хронических неинфекционных заболеваний и в целом низким уровнем здоровья населения. Общепризнано, что данные причины смертности предотвратимы и снижения рисков развития хронических заболеваний легко достичь при управлении здоровьем человека. Процесс управления здоровьем требует значительных ресурсов системы здравоохранения: прежде всего это касается персонала. Данная проблема частично решается сама собой при смещении акцента системы здравоохранения на оказание профилактической помощи, а не на борьбу с последствиями заболеваний населения. Необходимо сам процесс управления здоровьем сделать эффективным и удобным для пациентов и врачей и оптимизировать затраты системы здравоохранения на его поддержку. Информационные системы управления здоровьем призваны решить эти задачи и являются инновационным подходом к их решению. При этом использование информационных технологий в управлении здоровьем позволяет добиться непрерывности контроля за состоянием здоровья и высокой оперативности в принятии врачебных решений, что является ключевыми условиями эффективности управления. В данной статье описывается разработка системы управления здоровьем человека, задача которой – информационная поддержка процесса управления здоровьем как пациентов с выявленными хроническими заболеваниями, так и пациентов, желающих поддерживать состояние своего здоровья на оптимальном уровне. В статье рассматриваются вариант реализации системы на основе сервис-ориентированной архитектуры и функциональные требования к системам такого типа. Помимо этого, рассмотрены ключевые принципы управления здоровьем, на основе которых спроектирована система, а также схема управления здоровьем при помощи информационных систем.

18. Архитектура системы поддержки проектирования агентов для имитационных моделей сложных систем [№1 за 2015 год]
Авторы: Павлов А.И., Столбов А.Б.
Просмотров: 10794
В работе рассматриваются проблемы автоматизации процесса создания имитационных моделей сложных систем. В качестве основной парадигмы моделирования выбран многоагентный подход. Предложена архитектура системы поддержки проектирования многоагентных моделей. Основными задачами системы являются формализация и использование концептуальной модели предметной областипри создании агентов, поддержка процесса преобразования концептуальной модели в агентную модель, снижениеквалификационных требований в области программирования для специалистов-предметников, организация совместной работы коллектива исследователей. Оригинальность предлагаемой системы заключается в явном представлении концептуальной модели за счет описания сущностей и связей предметной области в форме онтологии и в использовании системной базы знаний, содержащей правила преобразования онтологии в агентную модель. При использовании системы специалисты-предметники разрабатывают структуру и поведение агентов с помощью декларативного описания. Возможность декларативного описания агента предложено осуществлять на основе хранения информации о структуре и поведении агента отдельно от его реализации. Для этого предлагается разработать механизм описания агента, позволяющий единообразно создавать классы агентов, существенно отличающихся друг от друга по своей структуре и поведению. Реализующий такой механизм типовой (унифицированный) агент будет обладать следующей структурой: блок состояний, содержащий значения характеристик агента; декларативный блок, содержащий стратегию поведения агента, формализованную в виде продукционных правил; императивный блок, содержащий программную реализацию расчетных процедур, используемых в процессе логического вывода. Для реализации декларативного блока типового агента использованы современные инструментальные средства проектирования экспертных систем.

19. Когнитивная навигация и алгоритм построения текстового описания маршрута в удобном для человека виде [№1 за 2015 год]
Автор: Пестун М.В.
Просмотров: 7548
Взаимодействие компьютера с человеком при описании маршрута (указания к перемещению, как, например, в автомобильном навигаторе) на сегодняшний день обладает слабой выразительностью, что осложняет его восприятие. Кроме того, современные картографические системы не подстраиваются под знания пользователя и не выделяют важную именно для него информацию, что уменьшает уровень их удобства. В данной статье рассматриваются общие методы организации когнитивной навигации и алгоритм построения текстового описания маршрута для навигации на местности в виде, удобном для человека. Система учитывает персональные знания пользователя об объектах недвижимости и организациях, его предпочтения и накопленные знания об окружении, пройденные ранее маршруты. В тех случаях, когда местность незнакома или малознакома пользователю, в описании маршрута используются популярные с точки зрения общественного мнения объекты. Разработка рассматриваемого в данной статье алгоритма базируется на системе построения маршрутов Google Maps и предлагаемой в комплекте библиотеке API. Система Google Maps используется как уже готовая и зарекомендовавшая себя с хорошей стороны картографическая система, обладающая исчерпывающей информационной базой (однако не всегда достаточной, поэтому в данной работе используется ее расширение за счет собственных источников). Алгоритм является универсальным и может работать на основе любых картографических систем. Данная работа частично опирается на исследования когнитивной функции человека по навигации, проведенные автором совместно с факультетом психологии МГУ им. М.В. Ломоносова в системе виртуальной реальности CAVE.

20. Использование возможностей математической библиотеки Intel MKL в параллельных программах на языке Т++ для Т-системы с открытой архитектурой [№1 за 2015 год]
Авторы: Роганов В.А., Кузнецов А.А., Матвеев Г.А., Осипов В.И.
Просмотров: 10284
Реализация параллельных вычислений в большей мере является проблемой программного обеспечения. Самый распространенный подход к разработке параллельных программ основан на использовании программных пакетов типа MPI (Message Passing Interface,интерфейс передачи сообщений). При этом такой подход требует от разработ-чика большого объема знаний, а также значительных временных затрат на разработку и отладку параллельных про-грамм. В разработанной в ИПС РАН Т-системе реализован подход, при котором большая часть решений по распараллеливанию принимается динамически в процессе выполнения программ. Входной язык для Т-системы – язык Т++, а приложения, разработанные для Т-системы, являются Т-приложениями или Т-программами. В статье дается краткий обзор продуктов и компонентов математической библиотеки Intel Math Kernel Library (Intel MKL), которая содержит большой набор математических функций и может использоваться в параллельных Т-приложениях для ускорения процесса счета и достижения максимальной производительности. В работе рассматриваются режимы использования математической библиотекиIntel MKL на кластерах, имеющих процессоры Intel Xeon и один или несколько ускорителей (сопроцессоров) Intel Xeon Phi компании Intel. Приводится несколько демонстрационных примеров использования библиотеки на языках Си и Т++. В работе показано, как использование математической библиотеки влияет на эффективность выполнения параллельных Т-программ. Все эксперименты проводились на энергоэффективном суперкомпьютере «РСК Торнадо ЮУрГУ» Южно-Уральского государственного университета.

◄ ← Предыдущая | 1 | 2 | 3 | Следующая → ►