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: 4484
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. Сравнение нейросетевых моделей для классификации текстовых фрагментов, содержащих биографическую информацию [№2 за 2019 год]
Автор: Глазкова А.В.
Просмотров: 5634
В работе представлены результаты сравнения нейросетевых моделей для решения задачи автоматической классификации текстов. Автор рассматривал задачу тематической классификации предложений, содержащих биографическую информацию. Эксперименты проводились на текстовом корпусе, собранном на основе биографических статей, размещенных в онлайн-энциклопедии Википедия, и снабженном семантической разметкой. Для каждого предложения в корпусе семантическая разметка указывает, содержит ли оно биографические сведения и к какому тематическому классу относятся эти сведения. В статье описаны результаты для пяти нейросетевых архитектур: сети прямого распространения (feedforward network, FNN), рекуррентной нейронной сети (recurrent neural network, RNN), се-ти на основе управляемых рекуррентных блоков (gated recurrent unit, GRU), сети долгой кратко-срочной памяти (long short-term memory, LSTM) и двунаправленной сети долгой краткосрочной памяти (bidirectional long short-term memory, BLSTM). Эти модели были обучены на векторных представлениях слов (word embeddings), построенных для текстов Википедии, и использованы для бинарной и мультиклассовой классификации предложений корпуса. В случае бинарной классификации целью обучения модели было определение того, содержит ли предложение биографическую информацию. При проведении мультиклассовой классификации на вход нейросетевых моделей подавались предложения корпуса, размеченные как содержащие биографическую информацию. В результате классификации требовалось отнести предложение к одному из тематических классов. Наилучшие результаты были достигнуты с помощью LSTM- и BLSTM-моделей. Полученные результаты можно использовать для автоматического поиска биографической информации в текстах, написанных на естественном языке.

13. Нейросетевой поведенческий анализ действий пользователя в целях обнаружения вторжений уровня узла [№2 за 2019 год]
Авторы: Зуев В.Н., Ефимов А.Ю.
Просмотров: 5844
В данной статье рассматривается применение машинного обучения для обнаружения аномалий в поведении пользователя. С каждым годом количество известных атак стремительно растет. Для противостояния данной угрозе необходимо использовать эффективные средства защиты, такие как системы обнаружения вторжений. Этот вид средств защиты обычно использует сигнатурный анализ и требует регулярного обновления баз сигнатур вторжений, так как не способен обнаруживать атаки, сигнатуры которых отсутствуют в этих базах. Более привлекательны методы, основанные на обнаружении аномалий, поскольку с их помощью можно выявлять неизвестные ранее атаки без необходимости предварительного создания сигнатур вторжений для каждой новой атаки. Одно из наиболее популярных направлений в обнаружении вторжений на уровне узла – анализ поведения пользователя. В данной статье описывается метод обнаружения аномалий поведения пользователей, основанный на применении искусственных нейронных сетей. Метод использует информацию о командах пользователя, извлекаемую из системных log-файлов операционной системы и ПО. Данная информация о командах конвертируется во временной ряд, который потом используется для прогнозирования следующей команды пользователя. Количество ошибок прогнозирования команд пользователя определяет наличие аномалии в его поведении. Экспериментальные результаты показали, что данный метод хорошо подходит для выявления аномалий в поведении пользователя и обладает низкой вероятностью ложных срабатываний.

14. Оценка эффективности методического и алгоритмического обеспечения системы поддержки принятия решений специального назначения [№2 за 2019 год]
Авторы: Допира Р.В., Гетманчук А.В., Потапов А.Н., Семин М.В., Брежнев Д.Ю.
Просмотров: 2752
При оценке состояния воздушных и космических радиотехнических объектов управления для принятия решения по устранению информационной перегрузки используются методическое обеспечение и алгоритмы классификации объектов системы поддержки принятия решений АСУ специального назначения. В статье представлен метод оценки эффективности алгоритмического обеспечения системы поддержки принятия решений АСУ специального назначения, основанный на использовании искусственной генерации входных данных, а также данных, представляющих собой совокупность всех возможных значений на основе полного перебора в виде программ-генераторов случайных объектов и случайных областей. При данном подходе, использующем анализ взаимного расположения областей в параметрическом пространстве, представляющих собой каталог эталонных значений, нет необходимости сравнивать параметры объекта с параметрами всех классов из каталога. Находится первое вхождение в область, и далее рассматривается возможность попадания анализируемого объекта в области, имеющие пересечения с областью, в которую объект уже попал. Полученные в статье экспериментальные результаты оценки общей вычислительной трудоемкости системы поддержки принятия решений АСУ специального назначения при классификации объектов с использованием комбинированной методики в среднем в два раза ниже по сравнению с базовым методом классификации. Полученный результат особенно актуален при классификации воздушных и космических радиотехнических объектов управления в условиях интенсивного поступления информации в реальном масштабе времени.

15. Информационная технология верификации специального программного обеспечения автоматизированных систем военного назначения [№2 за 2019 год]
Авторы: Жидков Р.Е., Викторов Д.С., Жидков Е.Н.
Просмотров: 4834
Потребность в создании информационной технологии верификации специального ПО автоматизированных систем военного назначения, позволяющей с большей эффективностью проверять требования к функциональности, обусловлена необходимостью создания качественного ПО в условиях временных и финансовых ограничений процесса разработки. В данной статье предлагается технология, выполненная как совокупность приемов, способов и программных утилит для обработки исходного кода исследуемой программы и программной документации с целью получения на их основе информации о функциональных дефектах. В рамках процесса создания специального ПО описываемая технология может использоваться как на этапе кодирования, так и на этапах тестирования разного уровня в дополнение к существующим решениям для поиска дефектов функциональности. Для верификации используется метод, структура которого определяется требованиями нормативных документов в области разработки ПО. Он включает методику статического анализа про-грамм и методику расчета полноты анализа на основе характеристик программного кода. Данный метод верификации предназначен для проверки корректности реализации информационно-расчетных задач в автоматизированных системах управления войсками и боевыми средствами по принципу размерной однородности физических уравнений. Информационная технология верификации описана в виде функциональной модели IDEF0, детализированной до второго уровня вложенности с описанием входов и выходов всех работ. Чтобы поддержать процесс верификации, предлагаются программные утилиты для автоматизации рутинных операций: формирования уникальных идентификаторов программных объектов и поиска дефектов. Данные программы созданы на основе инфраструктуры для разработки компиляторов LLVM и фронтенда Clang, позволяющих исследовать код программ на языках C, C++, Objective-C.

16. Комплексная математическая модель дирижабельного радиолокационного комплекса обнаружения малозаметных воздушных целей [№2 за 2019 год]
Автор: Суша С.В.
Просмотров: 4060
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.

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: 3930
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. Теоретико-множественная модель функционального подхода к интеллектуализации процессов управления зданиями и сооружениями [№2 за 2019 год]
Автор: Душкин Р.В.
Просмотров: 6037
В статье описан функциональный подход к управлению внутренней средой интеллектуального здания. Такой подход подразумевает использование и передачу между периферийным оборудованием и центральными инженерными системами неизменяемых состояний, отсутствие побочных эффектов при осуществлении управляющих воздействий и построение децентрализованной сети для вычислений и принятия решений на стороне оконечных устройств на базе интернета вещей. Это позволяет одновременно получить все выгоды различных парадигм рассмотрения процессов управления и интеллектуализации. Кроме того, появляется возможность эмерджентно проявить новые свойства общего подхода для повышения степени управляемости и эффективности эксплуатации объектов управления. Рассмотрены математические основы организации распределенной вычислительной среды для реализации функционального подхода. Кратко описываются возможные сценарии управления в различных режимах работы инженерных систем интеллектуальных зданий. Путем описания теоретико-множественной модели интеллектуализированной системы управления зданием подводится теоретический базис под рекомендации об изменении парадигмы построения общей АСУ интеллектуальным зданием от автоматизации инженерных процессов к интеллектуализации управления и созданию системы искусственного интеллекта, осуществляющей полный и автономный цикл управления зданием. Применение функционального подхода в совокупности с новыми технологиями для управления такими объектами, как интеллектуальные здания, позволяет перевести эксплуатацию этих зданий на более высокий уровень доступности сервисов, устойчивости, экологичности и всестороннего развития не только самого объекта управления, но и иерархии его надсистем – муниципалитета, региона, государства.

19. Программы моделирования температурных полей в изделиях цилиндрической формы [№2 за 2019 год]
Авторы: Марголис Б.И., Мансур Губран Али
Просмотров: 6668
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.

20. Особенности использования DWDM-технологии для уплотнения оптических каналов [№2 за 2019 год]
Авторы: Лисецкий Ю.М., Перекопайко Ю.С.
Просмотров: 4519
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.

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