Программные продукты и системы

Статьи из выпуска № 2 за 2019 год.

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

11. Модифицированный алгоритм обучения нейронных сетей [№2 за 2019 год]
Авторы: Зуев В.Н., Кемайкин В.К.
Просмотров: 4519
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.

12. Прогнозирование состояния технического объекта с применением методов машинного обучения [№2 за 2019 год]
Авторы: Клячкин В.Н., Жуков Д.А.
Просмотров: 6925
Распознавание состояния технического объекта во время его функционирования обеспечивает раннее обнаружение неисправностей и их устранение в процессе обслуживания. Часто диагностика сводится к разделению состояний объекта на два класса: исправное и неисправное. При решении такой задачи могут быть использованы методы машинного обучения, предназначенные для бинарной классификации. В данной статье в качестве исходных данных рассматриваются известные результаты (прецеденты) оценки состояния системы: при заданных значениях контролируемых показателей техническая система исправна или неисправна. Используется множество различных подходов к бинарной классификации: классические статистические модели, методы, специально ориентированные на машинное обучение, композиционные методы и другие. Для повышения качества прогнозирования может быть использован агрегированный подход – комбинация нескольких методов классификации. Разработанная в среде Matlab программа обеспечивает прогнозирование состояния системы по заданным показателям ее функционирования. Пользователь имеет возможность выбрать объем контрольной выборки, метод обучения, критерии качества распознавания. Было проведено численное исследование на двух примерах. Оценивалась исправность гидроагрегата по критерию стабильности вибраций по результатам мониторинга показаний датчиков, установленных в различных точках. Наилучшим оказался агрегированный классификатор, включающий градиентный бустинг и логистическую регрессию. При анализе исправности системы во-доочистки по показателям качества питьевой воды максимальное значение F-критерия имело место при агрегировании нейронной сети и бэггинга деревьев решений.

13. Особенности использования DWDM-технологии для уплотнения оптических каналов [№2 за 2019 год]
Авторы: Лисецкий Ю.М., Перекопайко Ю.С.
Просмотров: 4562
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.

14. Программы моделирования температурных полей в изделиях цилиндрической формы [№2 за 2019 год]
Авторы: Марголис Б.И., Мансур Губран Али
Просмотров: 6706
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.

15. Специализированная сервисная шина для создания единого информационного пространства компаний нефтегазовой отрасли [№2 за 2019 год]
Авторы: Марков Н.Г., Евсюткин И.В.
Просмотров: 3176
В статье показано, что во многих современных компаниях эксплуатируется большое число разнородных информационных систем различного назначения, при этом актуальной является за-дача их интеграции. В связи с этим важной становится разработка связующего системы ПО, которое должно быть специализировано под конкретные условия компании. Одним из направлений исследований, проводимых в данной области, является изучение возможностей концепции сер-вис-ориентированной архитектуры (service-oriented architecture – SOA) применительно к построению корпоративных информационных систем и интеграции их с уже эксплуатируемыми информационными системами компании с целью создания единого информационного пространства. Клю-чевым компонентом в SOA является сервисная шина предприятия (enterprise service bus – ESB) – связующее ПО для централизованного и унифицированного событийно-ориентированного обмена сообщениями между различными информационными системами. Авторами проведен анализ наиболее популярных ESB и интеграционных платформ для создания новых ESB. Показано, что большая часть существующих шин избыточна по функциональности, имеет высокую цену и требует при разработке на основе платформы существенных доработок с учетом специфики той или иной компании. В связи с этим перспективно создание специализированных ESB. Показано, что средой, достаточной для разработки специализированной ESB для компаний нефтегазовой отрасли, является платформа .NET. Рассмотрены функциональные возможности созданной специализированной ESB и особенности ее программной реализации. При-ведены результаты исследований эффективности специализированной шины и ее сравнительного анализа с ESB наиболее популярных производителей. Показаны результаты апробации специализированной ESB при решении задачи интеграции различных информационных систем для управления производством нефтегазодобывающей компании.

16. Социальные особенности разработки мобильных приложений [№2 за 2019 год]
Author: A.I. Mostyaev
Просмотров: 4433
Современные технологии разработки мобильных приложений развиваются бурными темпами, стремясь удовлетворить все новые и новые запросы пользователей. Разработчики стараются не отставать и поддерживать популярность своих приложений всеми возможными способами, внедряя самые современные возможности и функции. В данной работе описаны основные особенности мобильных приложений и методов их поддержки по сравнению с аналогами для персональных компьютеров. Учет этих особенностей при разработке и поддержке мобильных приложений должен устранить разрыв и недопонимание между пользователями мобильных приложений и их разработчиками. Это, несомненно, будет полезно для обеих сторон. Краткий обзор истории мобильных приложений, сделанный в начале статьи, сразу дает представление о скорости развития данной области. Затем подробно описываются основные особенности мобильных приложений. Подчеркивается специфика как технической реализации, так и удобства использования приложений. Среди особенностей выделены тесная интеграция с операционной системой, короткие сеансы работы, повсеместное использование интернет-сервисов и разнообразие поддерживаемых устройств. Уделено внимание особенностям жизненного цикла мобильных приложений и интеграции сторонних библиотек для работы с интернет-сервисами. Кроме того, рассматриваются качество локализации приложений, специфика локализации для отдельных стран и работа с текстовыми и визуальными материалами в магазинах приложений. В работе приводится список необходимых требований к современному успешному приложению. Также отмечается интересный факт: особенности разработки подобных приложений прямо отражают тенденции развития современного общества.

17. Сетевые автоматизированные системы управления техническим обеспечением ВМФ: проблемы их разработки и методы решения [№2 за 2019 год]
Авторы: Мухитов Э.И., Бавула А.А.
Просмотров: 3964
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.

18. Архитектура системы мониторинга производственных процессов в условиях географической распределенности производства [№2 за 2019 год]
Авторы: Соломаха Г.М., Хижняк С.В.
Просмотров: 4857
В работе представлена архитектура информационной системы мониторинга производственных процессов, предоставляющая возможность получения актуальной детальной информации о географически распределенном производстве, а также наблюдения за показателями, являющимися агрегациями других показателей. Система позволяет работать в распределенном режиме, что значительно упрощает внедрение и эксплуатацию в условиях географической распределенности производства. Все компоненты, подсистемы, а также протокол и порядок их взаимодействия ориентированы на использование как на географически распределенных, так и на других производствах. В статье приведены основные недостатки существующих решений относительно работы в условиях географической распределенности производства, а также требования к архитектуре си-стемы, обладающей необходимыми для работы в таких условиях качествами, сформированными на основе выявленных недостатков. Рассмотрены основные подсистемы и компоненты предлагаемой информационной системы, их назначение, функции и принципы работы. Дано описание про-токола взаимодействия между подсистемами и компонентами, обоснован подход к разработке та-кого протокола. Описаны порядок обработки данных, способ их хранения, а также формат и сиг-натура. Данные представлены в формате JSON, а в качестве модели обмена между компонентами выбрана событийная. Обоснован подход к проектированию архитектуры, приведены основные технологии и средства, необходимые для разработки системы, с обоснованием их выбора, а также схемы архитектуры в разных комбинациях распределенных компонентов. Рассмотрен ряд примеров функционирования отдельных компонентов и их взаимодействия. На основе проведенных исследований сделаны выводы и предположения о возможных перспективах развития рассматриваемого в статье направления исследований.

19. Комплексная математическая модель дирижабельного радиолокационного комплекса обнаружения малозаметных воздушных целей [№2 за 2019 год]
Автор: Суша С.В.
Просмотров: 4093
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.

20. Прогнозирование временного ряда инфекционной заболеваемости [№2 за 2019 год]
Автор: Тарасова С.А.
Просмотров: 6400
В статье отражены актуальность и степень разработанности проблемы прогнозирования инфекционной заболеваемости населения, предложен один из способов прогнозирования заболеваемости населения различными инфекциями на базе классической декомпозиции временного ряда. Обычно в структуре временных рядов инфекционной заболеваемости выделяют тренд и сезонную составляющую с одним или двумя пиками в зависимости от типа инфекции, а также остаточную компоненту, которая должна удовлетворять условиям случайности, независимости и нормального распределения уровней с математическим ожиданием, равным нулю. При выполнении этих условий методы классической декомпозиции достаточно хорошо позволяют выявить как долгосрочную тенденцию развития процесса, так и сезонные изменения. Методика заключается в последовательной реализации процедур алгоритмического и аналитического выравнивания временного ряда и нахождении сезонной вариации в виде усредненных нормированных отклонений фактических уровней ряда от линии тренда, а также не предполагает в формировании индексов сезонности остаточной компоненты, что способствует более точным прогнозам детерминированных составляющих временного ряда. На первом этапе алгоритма ряд выравнивается с помощью скользящих средних, что позволяет уменьшить остаточную компоненту и получить комбинацию трендовой и сезонной составляющих временного ряда. На втором этапе с помощью метода наименьших квадратов составляется уравнение тренда, отражающего долгосрочную тенденцию динамики. На третьем этапе рассчитываются индексы сезонности, которые показывают степень отклонения сезонного временного ряда от тренда. На четвертом этапе прогнозная модель проверяется на адекватность. На пятом этапе на основе экстраполяции тренда и с учетом индексов сезонности осуществляется прогноз инфекционной заболеваемости на будущие периоды. В результате исследования с помощью описанной процедуры разработана адекватная модель прогнозирования заболеваемости населения России острыми респираторными вирусными инфекциями, верификация которой показала достаточную точность и достоверность выполненных на ее основе прогнозов.

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