Программные продукты и системы

Статьи из выпуска № 4 за 2018 год.

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

11. Акцентная визуализация в интерфейсах дополненной реальности [№4 за 2018 год]
Авторы: Иващенко А.В., Катиркин Г.В., Ситников П.В., Сурнин О.Л.
Просмотров: 8897
В статье предлагаются метод и технология акцентной визуализации для интерактивных пользовательских интерфейсов, реализующих современные технологии дополненной реальности. На основе анализа существующих разработок установлена необходимость выработки новых подходов и технологий проектирования приложений дополненной реальности. В частности, необходимо разрабатывать новые принципы размещения элементов пользовательского интерфейса в пространстве, для чего требуется изучать и понимать закономерности процессов деятельности пользователей. Для решения поставленной проблемы в статье предложена модель, включающая понятия сценария, фокуса, контекста и оверлейного контекста. Фокус используется для представления текущего интереса пользователя. Контекст формализует информационное пространство, в котором он выполняет свои действия. В случае необходимости обновления привлекают внимание пользователя с помощью оверлейного контекста. Эта модель позволяет реализовать метод акцентной визуализации, который заключается в формировании виртуальных объектов, отметок и пояснений для привлечения внимания пользователей с помощью интерфейсов дополненной реальности. В качестве примера реализации технологии акцентной визуализации приводится система управления компьютером с помощью взгляда (Eye Tracker). Проведенные эксперименты подтвердили гипотезу о том, что люди по-разному воспринимают предоставляемую им информацию и оценивают удобство пользовательского интерфейса в относительно непривычной среде дополненной реальности. Технология акцентной визуализации позволяет повысить удобство работы с интерактивными панелями и средствами дополненной реальности, обеспечивая адаптацию виртуальных и активных элементов пользовательского интерфейса под требования и предпочтения конкретных пользователей. Предложенная технология рекомендуется для использования в ситуационных центрах мониторинга сложных организационно-технических систем, в автоматизированных системах послепродажного технического обслуживания и интерактивных электронных технических руководствах дополненной реальности.

12. Построение программной инфраструктуры сферы услуг в условиях цифровой экономики [№4 за 2018 год]
Авторы: Иващенко А.В., Корчивой С.А.
Просмотров: 5778
В статье рассматривается проблема проектирования и оценки эффективности ПО виртуальных посреднических операторов в сфере услуг на этапах планирования затрат и оценки хода реализации проектов цифровой экономики. Отмечаются особенности реализации таких решений, связанные с виртуализацией сервисов в цифровых социальных системах. Для решения проблем предлагается модель инфраструктурного возврата цифровой экономики, основанная на соотнесении виртуальных преимуществ цифровой экономической системы и затрат на создание и развитие ее програм- мной инфраструктуры на всех этапах ее разработки, развития и эксплуатации. Состав затрат на создание и развитие инфраструктуры, подлежащий оценке эффективности, может учитывать маркетинговые затраты инвестора, а также затраты на развитие проектов, находящихся на посевной стадии (в том числе связанной с проведением НИР/НИОКР), с учетом оценки рисков потери инвестиционного ресурса. В основе модели лежит формальное представление продуктов или услуг в виде цепочек взаимосвязанных сервисов, для реализации которых необходимо разовое или регулярное выполнение определенных мероприятий известной стоимости. Реализацию сервисов в рамках определенной цифровой платформы предлагается представить в виде графа, связывающего объекты ИТ-инфраструктуры, поставщиков услуг и продуцируемые сервисы с помощью отношений инфраструктурного обеспечения и выполнения. В дополнение к этому выделяется эффект эмиссии сервисов, когда подмножество существующих сервисов и событий обращения к ним приводит к появлению новых сервисов за счет объединения или пересечения без непосредственного использования инфраструктуры. Определение эффективности реализации программной инфраструктуры основано на расчете стоимости ее запуска для эксплуатации и сопоставлении ее с доходами от реализации сервисов потребителям. Предложенная модель использовалась при реализации ПО для виртуальных посреднических операторов в сфере услуг, в которой одним из важных аспектов цифровизации является возможность организации взаимодействия поставщиков и потребителей в едином информационном пространстве.

13. Лингвистическое обеспечение САПР технологии ковки валов на прессах [№4 за 2018 год]
Авторы: Канюков С.И., Коновалов А.В., Муйземнек О.Ю., Курённов Д.В., Партин А.С.
Просмотров: 7718
В статье приводится описание основных функций специализированного входного языка САПР технологических процессов ковки валов на прессах, созданной в Институте машиноведения Уральского отделения Российской академии наук. Разработанный входной язык предоставляет пользователям широкие возможности для внесения корректировок в технологическую карту ковки, начиная от выбора слитка и заканчивая подготовительными и основными переходами ковки. Каждая корректировка представляет собой либо выбор необходимого решения из выпадающего меню, например, нужного слитка из списка подходящих или одного из двух альтернативных вариантов (ковать или не ковать цапфу, включить или исключить операцию осадки выбранного слитка), либо изменение числовых значений параметров технологического процесса, находящихся в определенных границах (размеры промежуточных заготовок, уковы и т.д.). Поскольку сами границы технологических ограничений вследствие недостаточной формализации рассматриваемой предметной области в общем случае являются нечеткими, то есть находятся в определенном диапазоне своих значений, входной язык предоставляет пользователям возможность вносить свои корректировки в решения системы с незначительным выходом за эти границы. Автоматизированное проектирование технологического процесса ковки выполняется по определенным технологическим правилам, вынесенным в базу знаний системы. Составляющая часть входного языка, предназначенная для работы с базой знаний, позволяет оперативно, без корректировки алгоритмов и программ изменять технологические правила проектирования, которые на разных предприятиях могут быть различными. Все это гарантирует получение технологических карт ковки, пригодных для реализации производственного процесса, и должно существенно облегчить внедрение системы на различных предприятиях.

14. Информационная поддержка этапа разработки состава твердых лекарственных форм [№4 за 2018 год]
Авторы: Корнюшко В.Ф., Николаева О.М., Богунова И.В., Флид А.А., Гребенщиков А.А.
Просмотров: 8237
В статье рассматривается применение системного анализа для информационной поддержки этапа разработки состава твердых лекарственных форм. Приведена диаграмма информационного описания жизненного цикла разработки и производства лекарственных препаратов в номинации IDEF0. В основу построения системы информационной поддержки этапа разработки состава в жизненном цикле положен новый подход QbD (quality by design, «качество, запланированное при разработке»), который должен быть реализован на основе целевого профиля препарата TPP (target product profile). В качестве критериев оценки качества оптимизации на всех стадиях разработки выбраны технологические параметры, характеризующие основные свойства полученных промежуточных продуктов, CPP (critical process parameter). Рассмотрена схема интеллектуальной системы управления этапом разработки состава готовой лекарственной формы. Для управления исследованиями предлагаются два алгоритма: один используется при подборе вспомогательных веществ, а второй при выборе оптимальных технологических параметров для каждой стадии. Подробно рассмотрено построение на основе многооткликовой регрессионной модели алгоритма подбора параметров всех процессов, участвующих в получении оптимального состава готовой лекарственной формы. Рассмотрено построение БД вспомогательных веществ, входящей в структуру интеллектуальной системы управления. Приводятся схемы, демонстрирующие основные наборы сущностей и связи между ними. Помимо прочего, приведены некоторые фрагменты программного кода, подкрепляющие теоретическое обоснование проводимого исследования.

15. Алгоритм работы контроллера управления электромагнитным процессом в длинной линии [№4 за 2018 год]
Авторы: Льготчиков В.В., Денисов В.Н., Ларькина Т.С.
Просмотров: 5066
В статье рассматривается вопрос управления процессом выделения мощности в заданном сечении вторичного тела от токов, наведенных индуктором. Данное управление может быть применено в ряде технологий дефектоскопии, нагрева массивных объектов с помощью индукционных токов. Индуктор содержит управляемые источники напряжения, а система управления процессом должна обеспечивать возможность идентификации параметров объекта воздействия (вторичного тела) с целью фиксации и оценки эффективности результата энергетического воздействия. Для математического описания электромагнитных процессов в индукторе используется представление объекта длинной линией с распределенными параметрами. Математический аппарат, выбранный для решения задачи, предусматривает замену переменной с целью обнуления граничных условий. Распределение модуля напряжения вдоль линии в зависимости от времени найдено с использованием разложения напряжения, введенных новых переменных в ряд Фурье, с целым числом полуволн нечетной синусоидальной функции. Определяется баланс по амплитудам дискретного и непрерывного разложений в ряд на выбранном разработчиком интервале рабочих частот. Принимается во внимание соотношение частота источника напряжения–длина волны напряжения вдоль линии. В алгоритме реализуется контроль точности в представлении распределения напряжения вдоль длинной линии в процессе решения задачи с возможностью использования в качестве управляющего устройства микроконтроллера. Рост числа элементов ряда ведет к усложнению ПО контроллера, управляющего источниками. Зная длину линии и требуемую точность, можно оптимально управлять числом ряда разложения, меняя частоту источников. Решение задачи и тест алгоритма проведены с использованием математического пакета Maple. Результат иллюстрируется численным примером поиска распределения напряжения с заданным рассогласованием напряжений на концах линии по фазе, частоте и амплитуде отдельно. Приведенное математическое обеспечение является составной частью ПО контроллера управления технологическим процессом.

16. Система корпус-менеджер: архитектура и модели корпусных данных [№4 за 2018 год]
Авторы: Мухамедшин Д.Р., Сулейманов Д.Ш.
Просмотров: 8236
Современные системы управления корпусными данными позволяют решать широкий спектр задач, связанных с компьютерной лингвистикой. Часто такие системы основаны на готовых решениях, что приводит к проблемам со скоростью выполнения поисковых запросов (выборок данных), гибкостью, масштабируемостью и расширяемостью системы. В данной статье рассмотрена архитектура системы корпус-менеджер, разработанной для управления корпусом татарского языка, и предложена модель корпусных данных, которая решает ряд проблем существующих систем корпус-менеджер. В статье подробно описана архитектура программной части системы, которая позволяет быстро разрабатывать дополнительные модули и интегрировать в систему сторонние приложения. Представленная модель корпусных данных разработана для решения задач быстрого поиска по словоформам и леммам (прямого поиска), а также по морфологическим свойствам (обратного поиска). Она позволяет также осуществлять фразовый и синтаксический поиск, таким образом обеспечивая решение задач, связанных с более сложными выборками данных. Авторами были проведены эксперименты с целью выбора наиболее оптимального набора технологий хранения данных, который позволяет решать поставленные перед системой задачи и имеет возможности для расширения ее функционала в будущем. В статье представлены результаты экспериментов, в том числе тестирования производительности различных СУБД и хранилищ данных. Описанные архитектура системы и модель корпусных данных применены в поисковом модуле системы управления корпусом татарского языка, который показывает существенный прирост скорости выполнения поисковых запросов по сравнению с аналогичными модулями в других системах.

17. Исследование комбинированного алгоритма при обучении трехслойных нейронных сетей различной топологии [№4 за 2018 год]
Авторы: Остроух Е.Н., Евич Л.Н., Чернышев Ю.О., Маркин С.Д., Панасенко П.А.
Просмотров: 7192
При обучении нейронной сети настройка весовых коэффициентов осуществляется на основе минимизации ошибки вычислений. В случаях, когда целевая функция имеет сложный характер и обладает большим количеством локальных экстремумов, обучение сети с применением градиентных методов оптимизации зачастую не гарантирует нахождение глобального экстремума. Решение этой проблемы на сегодняшний день для большого класса задач осуществляется с помощью генетических алгоритмов как основного метода для обучения сетей обратного распространения ошибки. Развитие этих алгоритмов получило свое продолжение в изучении биоинспирированных алгоритмов и их гибридных модификаций. Использование биоинспирированных алгоритмов, основанных на методах случайного поиска, позволяет решить проблему обхода локальных экстремумов и обладает высокой скоростью сходимости. В работе рассматривается комбинированный биоинспирированный алгоритм, реализующий решение задачи глобальной оптимизации в случае проблем, связанных с обучением искусственных нейронных сетей. Структура сети и число нейронов в каждом скрытом слое являются важными параметрами, влияющими на эффективность обучения искусственных нейронных сетей. Трехслойные нейронные сети позволяют решать большинство сложных задач. Однако влияние количества нейронов в каждом из скрытых слоев на скорость сходимости в общем случае мало изучено. В работе исследуется ранее разработанная авторами комбинация алгоритма светлячков и градиентного спуска для обучения трехслойных нейронных сетей различной топологии. Проведенное исследование дало возможность выявить из рассмотренных искусственных нейронных сетей топологию, позволяющую получить наиболее оптимальное решение за меньшее количество шагов. Анализ производительности алгоритма обучения осуществлен на основе функции «исключающее ИЛИ» (Xor).

18. Равномерное распределение вычислительных процессов и сетевой нагрузки по физическим и логическим ядрам кластера в UNIX-подобных системах [№4 за 2018 год]
Авторы: Пальчевский Е.В., Халиков А.Р.
Просмотров: 6166
Данная статья посвящена равномерному распределению вычислительных процессов в кластерах. Разработан аппаратно-программный модуль Distribution, предназначенный для распределения вычислительных процессов (в том числе и сетевой нагрузки) по физическим и логическим ядрам CPU посредством доработки цепей Маркова в вычислительном кластере. Показана нагрузочная зависимость физических ресурсов от запускаемых задач на вычислительном кластере. Обоснована целесообразность применения аппаратно-программного модуля Distribution. Рассчитано распределение цепи для переноса вычислительных процессов между физическими серверами кластера. Система распределения нагрузки включает три этапа: первый – разработка алгоритма, второй – техническая реализация, третий – тестирование аппаратно-программного модуля. На первом этапе представлен функционал разработанного аппаратно-программного модуля: «старт», «стоп», «перезапуск», «проверка нагрузки сетевого стека», «установка значения загруженности ядра». На втором этапе приводится схема разработанного аппаратно-программного модуля. На третьем этапе проводится апробация аппаратно-программного модуля. В ходе тестирования было подтверждено снижение загруженности на вычислительные ресурсы физического сервера. Разработанное решение не только снижает нагрузку на 11,15 единицы, но и позволяет параллельно запускать сложные и ресурсоемкие вычислительные процессы без нарушения работоспособности ЭВМ.

19. Агентный подход при моделировании динамики изменения состояния парка радиотехнических систем специального назначения [№4 за 2018 год]
Автор: Пахомов В.С.
Просмотров: 5517
В статье рассматривается задача прогнозирования параметров динамики изменения количественного и каче-ственного состояний парка образцов радиотехнических систем специального назначения. Показано, что применение аналитических методов при моделировании процессов изменения состояний парка радиотехнических систем специального назначения становится чрезвычайно сложным или практически невозможным. Динамичность и неопределенность исходных данных, большое количество факторов, которые необходимо учитывать, нестационарность, нелинейность и стохастичность протекающих процессов, большое количество и дискретный характер переменных обусловливают практически непреодолимые трудности в разработке формализованной аналитической модели. Для решения задачи прогнозирования параметров динамики изменения количественного и качественного состояний парка образцов радиотехнических систем специального назначения предлагается использовать агентный подход при имитационном дискретно-событийном моделировании динамики изменения состояния сложных организационно-технических систем, что позволит преодолеть ограничения применяемых в настоящее время аналитических методов. Используя формализованное представление процесса изменения состояния образцов и агентный подход к имитационному моделированию сложных организационно-технических систем, разработана мультиагентная модель, дающая возможность прогнозировать параметры динамики изменения количественного и качественного состояний множества образцов радиотехнических систем специального назначения на основе имитации эксплуатационного этапа жизненного цикла образцов техники с учетом стохастичности процессов изменения технического состояния и ограничений на управляющее воздействие в течение заданного периода времени. На основе предложенной модели был разработан программный комплекс, который предлагается использовать для решения широкого круга задач: система будет полезна для оперативного определения параметров динамики изменения количественного и качественного состояний парка образцов радиотехнических систем специального назначения при заданных ограничениях на управляющее воздействие, а также может служить модулем системы поддержки принятия решения при обосновании долгосрочных программ и планов программно-целевого развития сложных организационно-технических систем.

20. Разработка программного инструмента для исследования дифракции электромагнитных волн на нелинейных элементах [№4 за 2018 год]
Автор: Пичугин В.Н.
Просмотров: 4294
Актуальной областью научных исследований на сегодняшний день является нелинейная радиолокация. Наиболее востребованы нелинейные датчики для обнаружения помечаемых ими объектов и осуществления их идентификации. Такие нелинейные датчики-маркеры устанавливаются на перевозимых объектах и передают до 1 000 бит информации при идентификации. Объектом исследования в данной работе является дифракция электромагнитных волн в нелинейных излучателях радиоприемных устройств (датчиках), работающих в многоволновом режиме. В ходе исследования проведено моделирование возникающих электродинамических эффектов. Цель – разработка программного инструмента и моделирование с помощью него дифракционных характеристик электромагнитных волн на решетке нелинейных элементов. Программный имитатор разработан в интегрированной среде RAD Studio с использованием библиотеки OpenGL на платформе Windows. Все свойства объектов имитатора, доступные для изменения, используются в режиме run-time (времени выполнения), то есть интерфейсная форма и визуальные компоненты создаются в процессе компиляции. Программный имитатор предназначен для построения модели спектральных характеристик в длинно- и коротковолновой частях волнового спектра. Также он применим для изучения характеристик рассеивания от идеально отражающих и полупрозрачных препятствий, находящихся как в свободном пространстве, так и на протяженной поверхности. Подобные методы дистанционного исследования протяженных поверхностей, основанные на анализе сигналов, которые формируются в результате отражения или излучения электромагнитных волн проходными новообразованиями, позволяют судить об их рельефе, характеристике и типе различных местоположений, размерах различных объектов и т.д. Основной результат исследования – разработанные программные методы анализа решеток нелинейных излучателей в многоволновом режиме приема, а также программная методика расчета дифракционных характеристик на высоких частотах с учетом неоднородности электромагнитных полей.

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