Программные продукты и системы

Статьи из выпуска № 2 за 2018 год.

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

11. Современные подходы к обучению интеллектуальных агентов в среде Atari [№2 за 2018 год]
Авторы: Коробов Д.А., Беляев С.А.
Просмотров: 8699
Статья посвящена разработке и исследованию алгоритмов машинного обучения в задаче обучения интеллектуальных агентов в среде Atari, представляющей эмуляцию игровой консоли Atari2600 при помощи платформы OpenAI Gym. Основные цели исследования – описание и сравнение современных алгоритмов обучения с подкреплением в различных ситуациях, выявление их достоинств и недостатков, а также формирование предложений по повышению эффективности этих алгоритмов. Авторы описывают математическую модель задачи обучения с подкреплением в виде марковского процесса принятия решений и формируют критерий оптимальности системы. Отдельно отмечены особенности, характерные для среды Atari. Описаны принцип работы существующих решений, а также использующиеся в них инструменты. Рассмотрены базовый подход Q-обучения и его известная модификация с использованием нейронной сети. Представлена идея алгоритма на основе градиента по стратегиям. Дано описание подхода алгоритмов типа «актор-критик», а также рассмотрена его асинхронная многопоточная версия. Все рассмотренные алгоритмы описаны в виде псевдокода. Предложен способ повышения эффективности обучения с помощью выделения признаков. Разработан алгоритм генерации вектора признаков на основе распознавания образов. Описаны этапы формирования вектора признаков и его использования в процессе обучения. Алгоритмы реализованы, проведен эксперимент с их использованием. Выполнен сравнительный анализ результатов и получены выводы об эффективности алгоритмов. Предложены идеи по дальнейшему увеличению скорости и качества обучения интеллектуальных агентов.

12. Алгоритм распознавания ситуаций в распределенной системе видеонаблюдения [№2 за 2018 год]
Авторы: Кручинин А.Ю., Колмыков Д.В., Галимов Р.Р.
Просмотров: 6119
Системы видеонаблюдения являются важнейшим средством для предотвращения нештатных ситуаций, таких как преступления, аварийные ситуации. Большое количество камер и значительная площадь зоны контроля обусловливают необходимость внедрения видеоаналитики для распознавания опасных ситуаций. При этом нужно учитывать данные с множества видеокамер как для детектирования траектории движения распознаваемого объекта, так и для повышения достоверности распознавания. В статье предлагается алгоритм распознавания нештатных ситуаций для распределенной системы видеонаблюдения, основанной на стохастических грамматиках. Распознавание ситуации происходит на трех уровнях: нижнем – распознаются образы, среднем – события и верхнем – ситуации. Для снижения времени отклика системы предлагается использовать многоагентную архитектуру, позволяющую распределять нагрузку между интеллектуальными камерами. Уменьшение сетевого трафика достигается тем, что обмен данными происходит только между близлежащими узлами. Использование большого количества видеокамер предполагает наличие зон, контролируемых несколькими узлами. Совмещение результатов детектирования нескольких камер позволяет повысить оценку достоверности, но для этого требуется знать взаимное расположение камер и углов их поворотов. В статье предложены методы для автоматической калибровки камер распределенной системы видеонаблюдения, способы совмещения образов на разных камерах, в частности, на основе векторов скорости движения объектов. С учетом определенных особенностей распределенной системы видеонаблюдения разработан алгоритм распознавания нештатных ситуаций для интеллектуальной камеры видеонаблюдения. Каждая камера генерирует вероятные ситуации на основе ранее распознанных событий. При превышении порогового значения вероятностной оценки результата детектирования осуществляется его уточнение в процессе взаимодействия с соседними узлами.

13. Система управления предприятием [№2 за 2018 год]
Автор: Лисецкий Ю.М.
Просмотров: 33767
В статье рассмотрено предприятие как открытая социально-экономическая система, которая действует в рамках ситуационного похода, что предполагает изменение форм, методов, системы, стиля руководства предприятием в зависимости от объективных условий внешней среды, а также более ускоренный процесс конвергенции моделей управления. Показано, что управление – это целенаправленный и постоянный процесс влияния субъекта управления на объект управления, направленный на смену состояния согласно определенному плану действий и являющийся неотъемлемой функцией любой системы. Приведены основные принципы (законы кибернетики) построения систем управления – разнообразие, отличие целого от частного, внешнее дополнение, обратная связь, антиэнтропийность, а также кибернетическая и функциональная модели системы управления. Представлены система управления предприятием как форма реального воплощения управленческих взаимосвязей и ее состав – подсистемы методологии управления, процесса управления, структуры управления и техники управления. Решение актуальной задачи структурной перестройки производства и прежде всего системы управления им целесообразно проводить на основе системных принципов для создания эффективной организационно-экономической модели управления производственным предприятием.

14. Технология и средства автоматизации имитационного моделирования процессов управления региональной безопасностью [№2 за 2018 год]
Авторы: Маслобоев А.В., Путилов В.А.
Просмотров: 8185
Основное направление исследований связано с разработкой информационных технологий и средств компьютерного моделирования для информационно-аналитической поддержки управления безопасностью региональных социально-экономических систем. Исследования проводятся в рамках реализации стратегии развития Арктической зоны Российской Федерации и обеспечения национальной безопасности на период до 2020 года на территории Мурманской области. Работа посвящена созданию инструментария для решения задач информационной поддержки принятия решений в сфере управления региональной безопасностью. С этой целью разработан программный тренажерно-моделирующий комплекс информационной поддержки сетецентрического управления региональной безопасностью. В работе рассматриваются архитектура и особенности реализации программного комплекса. Комплекс представляет собой многоагентную среду моделирования, обеспечивающую автоматизированный синтез и анализ мультиагентных моделей сетевых виртуальных структур управления безопасностью региона в условиях кризисных ситуаций в социально-экономической сфере. Модельный и программный инструментарий комплекса позволяет сформировать, исследовать и расширить спектр альтернативных сценариев моделирования региональных кризисных ситуаций, что повышает качество информационного обеспечения для выработки и реализации эффективных управленческих решений. Комплекс состоит из автономных программных агентов с имитационным аппаратом и вспомогательного ПО. Ядро и компоненты системы образуют сетецентрическое многоуровневое виртуальное пространство как интеграционную площадку для проблемно-ориентированных коалиционных мультиагентных систем информационной поддержки управления в каждой сфере региональной безопасности. Применение комплекса обеспечивает возможность оперативной настройки среды моделирования на особенности той или иной задачи управления и высокую вариабельность реализации вычислительных экспериментов.

15. Извлечение схемы данных из конечной точки доступа SPARQL [№2 за 2018 год]
Авторы: Мочалов А.О., Муромцев Д.И.
Просмотров: 5614
Статья посвящена проблеме извлечения схемы данных из конечной точки доступа SPARQL. Схема данных необходима для написания запросов и поиска информации, а также для оптимизации выполнения запросов. В данной работе рассмотрены существующие методы для извлечения схем, отмечены плюсы и минусы каждого из них. Для разработки собственного метода дано определение схемы данных, под которой в данной работе принято считать словарь всех триплетов, где предикатами являются все фиксированные предикаты из пространства имен RDFS, а также триплеты, которые логически следуют из датасета в соответствии с семантикой RDFS, кроме являющихся элементами известных словарей (RDF, RDFS, Void, OWL, XML Schema, XSD). Элементы схемы из конечной точки доступа SPARQL будут извлекаться с помощью правил RDFS. В работе используются не все правила семантики RDFS, так как, согласно принятому определению схемы данных, не все правила возвращают элементы схемы. В статье подробно описан разработанный метод, представлена его архитектура. Для работы с правилами логического вывода используется система управления бизнес-правилами Drools. В работе отмечены плюсы и минусы созданного метода, показавшего ожидаемые результаты тестирования. Отмечено, что количество классов и свойств может быть различным у опубликованной и полученной разработанным методом схем. Это обусловлено лишь тем, что разработанный метод использует правила RDF. Тестирование показало, что авторский метод не полностью покрывает СД, но вполне работоспособен.

16. Система распараллеливания нагрузки на ресурсы ЭВМ [№2 за 2018 год]
Авторы: Пальчевский Е.В., Халиков А.Р.
Просмотров: 7978
Данная статья посвящена распараллеливанию нагрузки на физические ресурсы ЭВМ за счет алгоритма, основанного на цепях Маркова. Разработан аппаратно-программный модуль IDLP, предназначенный для распараллеливания вычислительных процессов на физические ресурсы вычислительного кластера. Показана нагрузочная зависимость физических ресурсов от запускаемых на вычислительном кластере задач. Обоснована целесообразность применения аппаратно-программного модуля IDLP. Созданный аппаратно-программный модуль позволяет эффективно справляться с переносами вычислительных процессов, а также предотвращает перегруженность системы. Одним из элементов модуля является интуитивно понятный веб-интерфейс, позволяющий удаленно управлять IDLP как со смартфона, так и с персонального компьютера. В статье описан функционал разработанного аппаратно-программного модуля: старт, стоп, перезапуск, установка значения нагрузки ядра. Показана схема данного модуля, на которой представлено также равномерное распределение (распараллеливание) вычислительных процессов по физическим и логическим ядрам ЭВМ с последующим снижением нагрузки на центральный процессор. В работе приведены результаты тестирования аппаратно-программного модуля, в ходе которого подтверждено снижение загруженности вычислительных ресурсов физического сервера. Как следствие – повышение производительности. Разработанное решение позволяет не только повысить производительность в 1,72 раза (на конкретном используемом оборудовании, в остальных случаях нагрузка может отличаться), но и параллельно запускать сложные и ресурсоемкие вычислительные процессы без нарушения работоспособности ЭВМ.

17. Программные средства вейвлет-фрактально-корреляционного метода обнаружения объектов космического мусора [№2 за 2018 год]
Авторы: Палюх Б.В., Зыков И.И.
Просмотров: 5821
Освоение космического пространства в значительной мере зависит от обеспечения безопасности орбитальных космических аппаратов от воздействия космического мусора, потенциальным источником которого может быть каждый спутник, космический зонд или пилотируемая миссия. В данной статье представлен метод обнаружения различных объектов космического мусора. На первом этапе изображения космического пространства, полученные от оптико-электронного прибора, размещенного на космическом аппарате, преобразуются в полутоновые изображения, которые в дальнейшем обрабатываются при помощи вейвлет-преобразований. Затем для полученных результатов проводятся операции бинаризации и заполнения отверстий, формируются минимальные прямоугольные области, накрывающие предполагаемые объекты космического мусора. В итоге для этих областей формируются статистики в виде максимальных собственных значений автокорреляционных матриц и фрактальных размерностей для принятия решения об обнаружении объектов космического мусора по критерию Неймана−Пирсона. Полученные результаты показывают, что объекты космического мусора могут быть успешно обнаружены.

18. Создание панорамных аэрофотоснимков с использованием квадрокоптера [№2 за 2018 год]
Авторы: Пахирка А.И., Зотин А.Г., Буряченко В.В.
Просмотров: 3962
В статье рассматривается подход к формированию панорамных снимков, представляющих высокодетализиро- ванные изображения местности. Для получения панорамных изображений высокого качества требуются специа- лизированное оборудование и по возможности максимальная высота съемки. Эти факторы можно исключить, если использовать сшивку изображений, получаемых с камер, расположенных на недорогих беспилотных летательных аппаратах – квадрокоптерах. Одним из подходов к формированию панорамных снимков является использование серии изображений или видеопоследовательности, полученных при съемке с квадрокоптера или иного беспилотного летательного аппарата. Для сшивки изображений применяются методы сопоставления точечных особенностей, при этом алгоритмы обнаружения особых точек должны гарантировать инвариантность относительно любых преобразований изображения для того, чтобы можно было выполнить анализ данных и формирование панорамных снимков. Для исследования были выбраны такие алгоритмы, как FAST, FAST-ER и SURF, поскольку на текущий момент они являются наиболее распространенными для решения подобного рода задач. В качестве алгоритмов для определения соответствий найденных точечных особенностей были выбраны алгоритмы RANSAC и MLESAC. В работе предложен алгоритм создания панорамного аэрофотоснимка из набора последовательных изображений местности, полученных с беспилотного летательного аппарата, на основе сопоставления ключевых особенностей. Используется глобальное выравнивание панорамного снимка с применением аффинных преобразований. Особое внимание уделяется сшивке изображений с применением технологии многополосного смешивания, что обеспечивает качественную визуализацию в местах сшивки панорамного снимка.

19. Исполнение моделей системной динамики на основе непрерывного потока входных данных [№2 за 2018 год]
Авторы: Перл И.А., Петрова М.М., Мулюкин А.А., Каленова О.В.
Просмотров: 6296
В статье описывается новый подход к расчету моделей системной динамики. Входными данными для работы модели является набор статических известных данных. В результате моделирования разработчик получает набор системных или событийных характеристик, вычисленных на базе входных параметров модели. Данный подход широко применяется в различных отраслях, однако не является единственным сценарием. С ростом популярности таких концепций, как Интернет вещей, значительно растет спрос на основанные на моделировании решения, которые в качестве входных данных принимают непрерывный поток данных. Такой поток формируется с большинства устройств, входящих в единую инфраструктуру систем Интернета вещей. Облачные решения, такие как sdCloud, стали разумным ответом на требования промышленности. По сравнению с автономными моделирующими системами пользователя эти системы способны обеспечивать непрерывный расчет моделей системной динамики любой сложности, собирать и предоставлять данные моделирования с различных удаленных точек. Другими словами, они готовы принимать входной поток данных и выполнять расчет модели, в результате чего конечный пользователь получит ответ (непрерывного) потокового моделирования. В данной статье рассматриваются несколько сценариев сбора данных с удаленных устройств инфраструктуры Интернета вещей. Запуск моделей системной динамики параллельно с процессом, описывающим их, позволяет прогнозировать состояния системы, а также находить дополнительные скрытые внешние влияния на модель. В статье раскрываются все преимущества использования такого подхода по сравнению с аналитическим предсказанием состояния системы, базирующимся на анализе исторических данных. Например, подход непрерывного моделирования может стать хорошей основой для прогнозируемого обслуживания сложных технических систем, так как позволяет эффективнее вычислять ближайшее время технического обслуживания.

20. К вопросу оценки устойчивости функционирования элементов сети связи [№2 за 2018 год]
Автор: Попков Г.В.
Просмотров: 5620
В статье рассматриваются вопросы оценки устойчивости функционирования сети электросвязи к разрушающим деструктивным воздействиям. Предложена методика по представлению атакуемой сети электросвязи в виде динамических гиперсетей, позволяющих давать объективную оценку состоянию атакуемой сети с точки зрения устойчивости. Введены понятие разрушающего деструктивного воздействия и связанное с ним понятие канала разрушающего деструктивного воздействия на элементы NE сети связи, находящиеся на различных уровнях гиперсетевых моделей. Простота и удобство представления атакуемой сети в виде динамических гиперсетей позволяют расширить класс задач, связанных с определением устойчивости сетей связи к внешним деструктивным воздействиям, в частности, находить корреляционные связи между частными моделями нарушителя, моделями атак и моделями уязвимости сети электросвязи на исследуемом уровне. Такой подход позволяет проектировать устойчивые сети связи с учетом динамически меняющихся внешних факторов, связанных с угрозами, направленными на структуру сети связи, а также эффективно выявлять и блокировать угрозы, связанные с внешними информационными воздействиями, обеспечивая доступность, целостность, конфиденциальность пользовательской информации. На основании предложенных подходов представляется целесообразным создавать онтологии знаний, основанные на реакции сети на разрушающее деструктивное воздействие в точках мониторинга сети электросвязи, что, в свою очередь, позволит эффективно проектировать и инсталлировать средства защиты информации на реальных сетевых структурах. Предложена частная математическая модель внешнего деструктивного воздействия, основанная на применении теории вероятности, позволяющая прослеживать динамические изменения в структуре сети электросвязи и определять количественные оценки QoS приложений.

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