Программные продукты и системы

Статьи из выпуска № 1 за 2023 год.

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

11. Автоматизированное решение задачи детектирования промышленных объектов на ортофотоплане  с помощью нейронной сети [№1 за 2023 год]
Авторы: Назаров Т.Р., Мамедова Н.А.
Просмотров: 2320
Задача детектирования объектов является общей для любого типа изображений, отличаются только показатели качества детектирования и технологическое обеспечение процесса. Базой для данного исследования послужили материалы аэрофотосъемки промышленных объектов. Камеральная обработка снимков аэрофотосъемки путем перекрытия исходных фотоснимков для получения ортофотопланов отснятой местности является сложным и затратным процессом, автоматизация которого носит фрагментарный характер. Настоящая статья содержит решение по автоматизации этапа построения контуров промышленных объектов в рамках процесса их детектирования на ортофотоплане. В качестве подхода, обеспечивающего автоматизацию, использовано моделирование обученной сверточной нейронной сети с одноэтапным прохождением по SSD-алгоритму и на основе метода обратного распространения ошибки. Результатом работы стал программный комплекс, способный выделить и классифицировать несколько объектов на ортофотоплане. Описаны типы и способы хранения генерируемых данных для оптимальной работы с программным комплексом, а также процесс перехода от системы координат снимка к пространственной системе координат с использованием файлов привязки ортофотопланов. Практическая значимость результатов заключена в том, что все шаги по разработке программно-го комплекса описаны: приведено обоснование выбора технологий и алгоритмов, выявлены и сформулированы требования к программному комплексу, описан процесс обучения нейронной сети, при-ведена структура проекта. Это позволяет не только воспроизвести предложенное решение задачи автоматизации, но и масштабировать его с учетом входных параметров детектирования промышленных объектов на ортофотопланах.

12. Векторизация трехмерного метода погруженных границ для повышения эффективности расчетов на микропроцессорах Intel [№1 за 2023 год]
Авторы: Рыбаков А.А., Мещеряков А.О.
Просмотров: 1505
Работа посвящена повышению эффективности выполнения современных расчетных приложений на высокопроизводительных вычислительных системах. В качестве инструмента повышения эффективности рассматривается векторизация программного кода. С ее помощью однотипные скалярные операции объединяются в векторные аналоги, кратно повышая производительность. Целевой плат-формой являются современные микропроцессоры Intel, для которых поддержан уникальный набор векторных инструкций AVX 512. Предлагается подход к векторизации газодинамического решателя, использующего метод погруженных границ и противопотоковую схему Steger-Warming в трехмерном виде. Решатель обладает сложным программным контекстом, автоматическая векторизация которого невозможна. Рассматриваются реализация решателя, а также подходы к организации кода и приведению его к виду, пригодному для автоматической векторизации компилятором icc. Для обеспечения автоматического применения векторизации к программному коду решателя бы-ли применены три основных эквивалентных преобразования. Во-первых, вычисления, одинаковые для всех итераций проведения расчетов, включая матричные операции, были локализованы и вынесены на этап подготовки вычислений. Во-вторых, основные функции решателя были организованы в виде плоских циклов, а структуры данных представлены в виде наборов массивов. В-третьих, к гнездам циклов была применена оптимизация расщепления по условию, с помощью которой можно уменьшить степень разветвленности управления внутри тела цикла. Данные преобразования позволяют компилятору автоматически применять векторизацию кода. В результате выполненной работы достигнуто ускорение решателя в три раза за счет векторизации при вычислениях на вещественных числах двойной точности.

13. Разработка программного инструмента для построения социального графа пользователя социальной сети  в задаче анализа его защищенности  от многоходовых социоинженерных атак [№1 за 2023 год]
Авторы: Хлобыстова А.О., Абрамов М.В., Сазанов В.А.
Просмотров: 2376
Проведение данного исследования обусловлено проблемой отсутствия средств визуализации интенсивности взаимодействия пользователей социальной сети «ВКонтакте», а именно отображения метрик, позволяющих оценивать и ранжировать интенсивность взаимодействия как между пользователем и его друзьями, так и друзей друг с другом. Целью является повышение доступности и оперативности анализа интенсивности взаимодействия между пользователями через автоматизацию визуализации социального графа. При этом предполагается, что числовым коэффициентам дуг социального графа будет сопоставлена оценка интенсивности взаимодействия пользователей на основе данных, извлекаемых из общедоступных источников социальной сети «ВКонтакте». Для достижения поставленной цели были рассмотрены вопросы оптимизации агрегации необходимых данных, программной реализации функций для построения социального графа, наглядного отображения интенсивности взаимодействия пользователей с возможностью выбора интересующих метрик, создания удобного интерфейса и встраивания разработанного инструментария в веб-приложение. Предметом исследования являются данные о взаимодействии между пользователями сети «ВКонтакте» и способы их визуализации. Методы работы основаны на оптимизации отправки запросов к интерфейсу API «ВКонтакте», а также на разработке функций и настроек для построения социально-го графа. Теоретическая значимость предлагаемого решения заключается в развитии подходов к анализу распространения многоходовых социоинженерных атак и апробированию моделей оценки интенсивности взаимодействия пользователей. Существенная практическая значимость состоит в автоматизации процесса оценки интенсивности взаимодействия сотрудников для принятия эффективных мер по нивелированию рисков успешной реализации социоинженерных атак. Новизна исследования – в улучшении визуализации построения социального графа пользователей «ВКонтакте» через добавление новых метрик для оценки интенсивности взаимодействия пользователей.

14. Имитационная модель радиолокационного сопровождения распределенных объектов [№1 за 2023 год]
Авторы: Хрестинин Д.В., Поздняков А.А.
Просмотров: 1667
Предметом исследования является радиолокационное сопровождение распределенных объектов, а именно групп малых беспилотных летательных аппаратов. Особенность таких объектов заключается в их сложном составе, а также в непривычном для большинства классических летательных аппаратов характере движения. Методом исследования выбрано имитационное моделирование, позволяющее оценивать результативность различных алгоритмов радиолокационного сопровождения и классификации в выбранных условиях. В статье представлена организация процесса имитационного моделирования функционирования средств радиолокационного наблюдения в режимах обнаружения, измерения, сопровождения и классификации. Дано описание взаимодействия аналитических моделей, приведены результаты моделирования. Они получены с помощью традиционных методов обработки результатов экспериментов с учетом их необходимого количества для получения значений вероятностей в доверительном интервале не более 0,01 от полученного значения с доверительной вероятностью не менее 0,8. Оценена результативность самых часто используемых алгоритмов сопровождения – фильтр Калмана, расширенный фильтр Калмана, парциальный фильтр, α-β-γ-алгоритм, а также алгоритмов классификации – оптимальный байесовский алгоритм, ветвящийся алгоритм, алгоритм Витерби, алгоритм Саврасова. В модели, в отличие от известных, учитывается влияние всех отражений и переотражений зондирующего сигнала от элементов распределенного объекта. По результатам проведенного моделирования можно заключить, что среди алгоритмов сопро-вождения наиболее результативными являются алгоритмы, основанные на парциальном фильтре и расширенном фильтре Калмана, а среди алгоритмов классификации алгоритм Саврасова. Однако, исходя из требований, предъявляемых к результативности радиолокационных средств, ни один из рассмотренных алгоритмов не обеспечивает необходимое качество в описанных условиях. Это гово-рит о необходимости усовершенствования научно-методического аппарата радиолокационной тра-екторной обработки.

15. Комплексная разработка программно-аппаратных компонентов фильтра преобразователя частоты для работы в судовых сетях ограниченной мощности [№1 за 2023 год]
Авторы: Черный С.Г., Соболев А.С.
Просмотров: 1829
В сложных энергетических системах используется большое количество различных потребителей с нелинейной нагрузкой, в основном являющихся сложными техническими и дорогостоящими устройствами. Из-за нелинейности нагрузки таких потребителей в сети возникают электромагнитные помехи, которые негативно влияют на работу. Вследствие их воздействия зачастую могут значительно снижаться качество сигналов и питания, а также срок службы устройств. Из-за электромагнитных помех, возникающих в слаботочных сигналах управления силовыми элементами, существует вероятность возникновения короткого замыкания в преобразователях частоты, которое приводит к полному выводу устройства из строя. Для снижения влияния электромагнитных помех на приборы зачастую применяют пассивную либо активную фильтрацию. Данная статья посвящена разработке и проектированию экспериментального образца активного фильтра для использования его в слаботочных цепях преобразователей частоты, а также разработке алгоритма работы системы управления активным фильтром. Метод исследования заключался в обзоре существующих решений, чтобы понять, как работают алгоритмы на других устройствах. Си-стема управления, под которую разрабатывался алгоритм, реализована на отладочной платформе STM32F411E-DISCO. Такое решение позволит преодолеть проблемы, возникающие в процессе реализации устройства активного фильтра. Алгоритм работы для данного фильтра разрабатывался в программном комплексе MATLAB, благодаря чему нет необходимости в его дальнейшем переводе в код на языке С++, который загружается в микроконтроллер.

16. Когнитивные регуляторы: технологии мягких вычислений и информационно-термодинамический закон  самоорганизации интеллектуального управления [№1 за 2023 год]
Авторы: Шевченко А.А., Шевченко А.В., Зрелова Д.П., Ульянов С.В.
Просмотров: 2350
В работе рассматривается методология проектирования интеллектуальных когнитивных систем управления сложными динамическими системами. Кратко описаны информационные и термодинамические подходы, объединяющие однородным условием критерии динамической устойчивости, управляемости и робастности. Обозначены проблемы обучения и адаптации нечеткого регулятора, которые являются актуальными в современной теории управления. Многие существующие решения используют модели искусственных нейронных сетей, основанные на алгоритме обратного распространения ошибки, многослойной структуре Кохонена и т.д. К сожалению, подобные алгоритмы не гарантируют требуемого уровня надежности и точности управления в сложных и непредвиденных ситуациях. Предложено одно из решений проблемы разработки системы когнитивного управления. Оно заключается в поиске конструктивного решения задач проектирования баз знаний и интеллектуального робастного когнитивного управления в заданном проблемно-ориентированном приложении. Сравниваются различные типы регуляторов, в том числе интеллектуальный регулятор на основе эмоционального обучения мозга. Описаны преимущества проектирования робастных баз знаний на основе программно-алгоритмического комплекса Оптимизатор баз знаний (SCOptKBTM) на мягких вычислениях. Рассматривается одна из ключевых задач современной робототехники – разработка технологий когнитивного взаимодействия, позволяющих выполнять интеллектуальные функции управления за счет перераспределения знаний и управления на программном уровне. На практическом примере по-казана эффективность предложенной гибридной когнитивной системы управления, повышающей точность и надежность распознавания ментальных команд.

◄ ← Предыдущая | 1 | 2