На правах рекламы:
ISSN 0236-235X (P)
ISSN 2311-2735 (E)

Авторитетность издания

ВАК - К1
RSCI, ядро РИНЦ

Добавить в закладки

Следующий номер на сайте

2
Ожидается:
16 Июня 2024

Статьи из выпуска № 2 за 2017 год.

Упорядочить результаты по:
Дате публикации | Заголовку статьи | Авторам

11. Принцип минимизации эмпирического риска на основе агрегирующих функций средних потерь для решения задач регрессии [№2 за 2017 год]
Авторы: Шибзухов З.М., Димитриченко Д.П., Казаков М.А.
Просмотров: 6787
В настоящей работе предлагается расширенный вариант принципа минимизации эмпирического риска для решения задачи регрессии. Он строится на основе применения усредняющих агрегирующих функций для вычисления эмпирического риска вместо среднего арифметического. Это оправданно, если распределение потерь имеет выбросы или существенно искажено, отчего оценка риска как средних потерь с самого начала является смещенной. Поэтому в таких случаях при оптимизации параметров в задаче регрессии изначально следует использовать робастную оценку среднего риска. Подобные оценки среднего риска можно построить, используя усредняющие агрегирующие функции, которые являются решением задачи минимизации штрафной функции за отклонение от своего среднего значения. Такой подход для представления агрегирующих функций среднего позволяет, с одной стороны, определить значительно более широкий класс функций среднего, а с другой, определить дифференцируемые функции среднего, которые аппроксимируют недифференцируемые функции среднего, такие как медиана или квантиль. В результате появляется возможность построить градиентные методы решения задачи регрессии, в определенном смысле аппроксимирующие робастные методы, такие как Least Median и Least Quantile. В настоящей работе предлагается новая градиентная схема для решения задачи минимизации среднего риска. Она является аналогом схемы, применяемой в алгоритме SAG в случае, когда риск вычисляется при помощи среднего арифметического. Приведен иллюстративный пример построения робастной процедуры оценки параметров в задаче линейной регрессии на базе использования усредняющей функции среднего, аппроксимирующей медиану.

12. Принципы проектирования модульной архитектуры программного обеспечения авиационной тематики [№2 за 2017 год]
Автор: Чижикова Л.А.
Просмотров: 12122
Разработка ПО – довольно сложный и трудоемкий процесс, в котором проектирование корректной и надежной архитектуры (структуры) играет ключевую роль. Распределение и координация усилий по созданию ПО в группе разработчиков часто оказываются наиболее ответственными и трудными решениями, так как влияют на основной результат. С развитием технологий для функциональности и управления бортовым радиоэлектронным оборудованием требуется увеличение объемов работ по созданию и сопровождению ПО. В сфере производства авиационных тренажеров и контрольно-проверочной техники роль проектирования, разработки и сопровождения ПО также возрастает. Все большая часть задач переносится с аппаратной части на ПО. В статье дается анализ основных аспектов проектирования ПО авиационного назначения, сопоставляются принципы проектирования архитектуры ПО для бортового оборудования гражданского самолета и архитектуры ПО авиационного тренажера. Для представления единой модели архитектуры ПО исследованы работы по проектированию архитектуры ПО авиационного тренажера и архитектура бортового ПО самолета. Проведено сравнение подходов, выявлены их общности. Также рассмотрена модель, успешно применяемая при проектировании ПО компанией Rockwell Automation, исследован ряд работ Делфтского технического университета по рассматриваемой тематике. В работе предлагается математическое представление модульной архитектуры программного продукта, ориентированного на использование в авиационной индустрии. Предложенный подход к проектированию ПО для применения в авиационной отрасли позволяет унифицировать разработку программных продуктов, сократить временные затраты и трудоемкость их создания, вносить инновационные решения без трансформирования существующей структуры при условии, что программный продукт создавался с применением описанного решения.

13. Программно-алгоритмический комплекс защиты и управления предприятием [№2 за 2017 год]
Авторы: Матвейкин В.Г., Дмитриевский Б.С., Медников В.И., Семержинский С.Г.
Просмотров: 6350
В статье описана математическая модель предприятия во взаимодействиях с внешней средой, осуществляемых за счет обмена ресурсами. Через воздействия на ресурсы происходят как текущее управление предприятием менеджментом, так и реальное несанкционированное влияние на его деятельность со стороны субъекта или внешней среды. Несанкционированные воздействия выявляются при сравнении фактических и расчетных значений показателя деятельности на выбранном уровне исполнения функций. Если такое воздействие определено, система противодействия выполняет свою профильную функцию с целью достижения значения защищенности. Показатель успешности защиты принят в форме минимальных требований к эффективности на основе статистик или экспертным путем. Найден технический параметр безопасности предприятия, который количественно характеризует неэффективность защиты. Построена структура системы защиты и управления предприятием, которая выявляет и локализует несанкционированные влияния на его внутренние процессы и процессы взаимодействия с внешней средой без участия человека. Одновременно органично совмещает управление и защиту предприятия, существенно отличается от известных систем. Реализованная как программно-алгоритмический комплекс, система защиты и управления позволяет описывать все производственные процессы. Предложены средства повышения достоверности и получения измерительной информации о состоянии ресурсов, контролирующие и идентифицирующие внешние влияния на каждый ресурс без участия человека. Разработаны средства получения количественной информации о состоянии ресурсов и найдены условия технической реализации предложенной системы защиты и управления предприятием. Предложенные алгоритмы безопасного управления используют систему защиты ресурсов, которая надежно обеспечивает достоверность информации на всех уровнях управления. За счет использования представленной системы защиты и управления повышается эффективность предприятия во взаимодействиях с внешней средой.

14. Программный комплекс для измерения времени аудио-моторных реакций операторов систем управления химико-технологическими процессами [№2 за 2017 год]
Авторы: Ахремчик О.Л., Базулев И.И.
Просмотров: 7536
Время сенсорно-моторной реакции оператора является основой для выбора моделей представления информации и стратегии управления химико-технологическим процессом на основе минимизации потерь в ходе человеко-машинного взаимодействия. Широкое применение звуковых сигналов для формирования сообщений аварийной и предупредительной сигнализаций диктует необходимость разработки методов и средств контроля времени аудио-моторных реакций. В статье рассматриваются структура, функциональные характеристики и основные составляющие программного комплекса для измерения времени простых аудио-моторных реакций оператора системы управления. Исходя из концепции структурного программирования для реализации комплекса выбираются средства среды Delphi. Описываются типы экранных форм программного комплекса и возможные действия оператора с их использованием. В качестве настроечных параметров комплекса предлагается использовать тип звукового сигнала, интервал времени, определяющий момент предъявления сигнала, число предъявлений сигнала, а в качестве стимулов при измерении – тональные сигналы разной частоты. В ходе измерения заполняются и используются БД звуковых сигналов, операторов и результатов измерений. Предполагается применение программного комплекса для работы в составе системы управления химико-технологическим процессом. Комплекс может рассматриваться как инструмент для косвенной оценки состояния центральной нервной системы оператора. Основой передачи результатов измерения другим программным системам является сохранение результатов в форматах *.cds и *.txt. Результаты апробации комплекса показывают, что характер влияния совокупности внешних факторов на время аудио-моторной реакции оператора носит мультипликативный характер.

15. Программный комплекс решения задачи кластеризации [№2 за 2017 год]
Авторы: Григораш А.С., Курейчик В.М., Курейчик В.В.
Просмотров: 10068
В последнее время информационные технологии неуклонно развиваются. В связи с этим стремительно увеличиваются объемы банков данных, обрабатывать которые с каждым днем становится все сложнее. Актуальным направлением обработки больших массивов данных является их интеллектуальный анализ, методы которого позволяют обнаруживать в наборах данных неявные закономерности. Одна из основных задач интеллектуального анализа данных – задача кластеризации. Авторами статьи сформулирована ее постановка. Кластеризация является NP-полной, трудной задачей, поэтому необходимо разрабатывать нестандартные алгоритмы и методы для нахождения эффективного решения за полиномиальное время. Цель данной работы – построение программного комплекса для решения задачи кластеризации. Особенностью предлагаемого решения является использование модифицированных методов эволюционного моделирования и роевого интеллекта, которые адаптируются к изменениям внешней среды. Была выделена модификация для нахождения квазиоптимальных решений, позволившая значительно сократить время формирования кластеров. Разработаны модифицированные генетический, муравьиный и пчелиный алгоритмы, а также модель функционирования алгоритмов как единая система. Рассмотрена структура программного комплекса. Разработан интуитивный пользовательский интерфейс. Был проведен вычислительный эксперимент на банках данных различного объема. В ходе серии вычислительных экспериментов время выполнения кластеризации элементов приблизительно равно 9.4 сек. В среднем полученное значение отличается от оптимального на 3–5 %. В рамках данной работы оптимальное значение времени равно 8–9 сек. Вычислительный эксперимент выявил временную сложность разработанного комплекса, которая приблизительно равна O(n2).

16. Реализация и тестирование ньютоновских методов безусловной оптимизации [№2 за 2017 год]
Автор: Свириденко А.Б.
Просмотров: 4189
Предложен подход к увеличению эффективности ньютоновских методов безусловной оптимизации, основанных на факторизации Холесского, с регулировкой шага и с конечно-разностной аппроксимацией первых и вторых производных. В основе увеличения эффективности ньютоновских методов лежит модифицированное разложение Холесского матрицы вторых производных, определяющее решение проблемы масштабирования шагов при спуске, аппроксимацию неквадратичными функциями, интеграцию с методом доверительной окрестности и уменьшение нормы априорной поправки. Исследована возможность уменьшения числа вычислений функции путем формирования матрицы вторых производных в соответствии с ее структурой. Рассмотрена взаимосвязь подхода к увеличению эффективности гауссова исключения для разреженных матриц и предлагаемого подхода к увеличению эффективности численных методов ньютоновского типа – использование структуры матрицы, то есть информации о том, в каких позициях матрицы хранятся ненулевые элементы. Для ньютоновских методов безусловной оптимизации, основанных на факторизации Холесского, с регулировкой шага и с конечно-разностной аппроксимацией первых и вторых производных это возможность уменьшения числа вычислений функции путем формирования матрицы вторых производных в соответствии с ее структурой. Приведены описания программных реализаций, все версии алгоритмов реализованы на языке Visual Basic .NET, среда разработки – Microsoft Visual Studio 2010. Приведены результаты численного исследования эффективности реализованных алгоритмов с учетом ряда правил, описанных в работе. Изучен подход к увеличению эффективности ньютоновских методов с конечно-разностной аппроксимацией первых и вторых производных. Подход является основой для дальнейших исследований, результаты которых могут быть использованы для построения численных методов ньютоновского типа.

17. Рекурсивный алгоритм точного расчета ранговых критериев проверки статистических гипотез [№2 за 2017 год]
Авторы: Агамиров Л.В., Вестяк В.А., Агамиров В.Л.
Просмотров: 10166
В статье рассматривается методика генерации точных распределений ранговых непараметрических критериев средствами компьютерной комбинаторики. Актуальность работы обусловлена затруднениями в определении точных распределений критических значений ранговых критериев проверки статистических гипотез из-за того, что точные таблицы, рекуррентные формулы для многих критериев не существуют, а аппроксимации часто дают неудовлетворительный результат при ограниченных объемах наблюдений. Задача расчета распределения ранговых критериев заключается в переборе всех возможных вариантов перестановок выборок и в расчете ранговых статистик, а также накопленных частот их появления. Для ее решения разработана программа генерации перестановок элементов выборок ранговых непараметрических критериев, основанная на рекурсивном алгоритме прямого перебора вариантов перестановок вектора порядковых статистик со следующим ограничением числа вариантов: во всех вариантах перестановок элементы одной и той же выборки не могут меняться местами, что является универсальным условием для всех точных распределений ранговых критериев. В работе приводится ссылка на интернет-ресурс, содержащий программный комплекс реализации алгоритма расчета ранговых критериев. В данном комплексе рассмотрены четыре непараметрических критерия: двухвыборочный критерий Уилкоксона, критерий Лемана–Розенблатта, критерий серий и критерий Краскела–Уоллиса, точные распределения статистик которых представляют наибольший интерес для технических задач. Рассматриваемый алгоритм может быть использован и для других ранговых критериев проверки статистических гипотез. В работе представлена разработанная авторами реализация метода генерации точных распределений ранговых непараметрических критериев средствами компьютерной комбинаторики, основанная на рекурсивном прямом переборе вариантов перестановок вектора порядковых статистик с последующей фильтрацией результатов. Таким образом, решена задача определения критических значений ранговых непараметрических критериев для проверки статистических гипотез.

18. Сжатое представление строгих ассоциативных правил в анализе данных [№2 за 2017 год]
Авторы: Быкова В.В., Катаева А.В.
Просмотров: 9337
Современные методы и средства поиска ассоциативных правил в больших массивах данных приводят к значи- тельному множеству правил, многие из которых являются избыточными. Избыточные ассоциативные правила не представляют ценности, но могут вводить в заблуждение. Для решения этой проблемы предложен алгоритм MClose, являющийся модификацией алгоритма Close. Известно, что с помощью алгоритма Close можно построить минимаксный базис для строгих ассоциативных правил (правил с достоверностью 1). Минимаксный базис интересен для экспертов тем, что каждое входящее в него правило имеет минимальную посылку и максимальное следствие. Однако минимаксный базис может содержать избыточные ассоциативные правила. Алгоритм MClose позволяет в процессе построения минимаксного базиса устранять избыточные правила. Результирующий базис назван сжатым строгим базисом. Удаленные ассоциативные правила всегда можно получить из сжатого строгого базиса с сохранением их поддержки и достоверности без обращений к анализируемому массиву данных. Алгоритм MClose основан на соответствиях Галуа и выводимостях, подобных аксиомам Амстронга, которые используются в теории реляционных БД для функциональных зависимостей. Как показали вычислительные эксперименты, алгоритм MClose по времени работы сопоставим с алгоритмом Close. Однако он примерно в два раза уменьшает число ассоциативных правил минимаксного базиса. В работе дано описание программы, в которой представлены алгоритмы MClose и Close.

19. Текстурирование трехмерной модели, построенной по объединенному набору видов с зашивкой дыр [№2 за 2017 год]
Авторы: Кудряшов А.П., Соловьев И.В.
Просмотров: 7756
В работе предложен автоматический метод генерации и нанесения текстуры на компьютерную трехмерную модель, построенную с помощью воксельного метода объединения триангуляционных сеток, полученных по дальностным данным с разных видов. Этот метод объединения основан на воксельном или объемном подходе, который также использует диффузное размытие значений неявной весовой функции в воксельном пространстве для зашивки дыр на финальной модели. Обычная проекция текстур образует заметные швы на границах сканов, а все рассмотренные аналоги текущего метода обладают высокой вычислительной сложностью. Представленный метод текстурирования предлагает решение этих проблем. Он основан на слиянии всех доступных текстур с учетом веса каждого отдельного пикселя в каждом треугольнике, перекрытия и наблюдаемости этих треугольников. Вес каждого пикселя учитывает следующие параметры: угол, под которым он наблюдается, тень/пересвет, дистанция от края скана, поскольку именно на краю скана часто образуется видимый шов текстур. Для уменьшения времени работы предложены алгоритм индексации треугольников в виде текстурной карты, который позволяет избежать полного перебора треугольников, алгоритм для быстрого расчета весов треугольника относительно дистанции этого треугольника от края скана, а также многоядерные вычисления. Вычислительные эксперименты были проведены на реальных сценах, реконструированных с помощью трехмерного сканера. Они показали, что текущий алгоритм способен генерировать реалистичные текстуры за короткое время для высокодетализированных моделей.

20. Унифицированное описание функционирования информационных радиоэлектронных систем для оценки программного обеспечения учебно-тренировочных средств [№2 за 2017 год]
Авторы: Абу-Абед Ф.Н., Допира Р.В., Ищук И.Н., Брежнев Е.Ю., Потапов А.Н.
Просмотров: 9272
В настоящее время оценка ПО учебно-тренировочных средств выполняется по степени совпадения моделируемых процессов с реальными. Однако отсутствие универсальности описания механизмов функционирования эрготехнических информационных радиоэлектронных систем, для которых разрабатываются тренажные комплексы, не обеспечивает выработку инструментария для формирования стратегий их применения с учетом изменения условий функционирования, инвариантного к радиоэлектронным системам. Вследствие этого актуальным является унифицированное описание (представление) функционирования информационных радиоэлектронных систем, на основе которого предполагается создавать ПО их учебно-тренировочных средств. С учетом этого целью работы является унифицированное описание функционирования информационных радиоэлектронных систем, на основе которого в дальнейшем могла быть реализована оценка ПО их учебно-тренировочных средств. Унифицированное описание функционирования информационных радиоэлектронных си-стем основывается на едином подходе к их представлению в виде структурно-логических схем, отличительной особенностью которых является то, что в них учитываются радиочастотные (РЧ) взаимовоздействия с элементами среды, выраженные через РЧ-действия и РЧ-влияния, образующие причинно-следственные отношения РЧ-условий функционирования РЭС. Возможности осуществления радиоэлектронных систем функций выбора, распределения и перераспределения ресурсов зависият от заложенных в нем механизмов управляемости. Для построения структурно-логических схем функционирования эрготехнических радиоэлектронных систем, учитывающих операторскую деятельность, в работе отдельно рассмотрены механизмы их управляемости. В дальнейшем это позволяет разработать научно-методический аппарат оценки ПО учебно-тренировочных средств операторов управления воздушным движением по результатам экспертизы, а также, при представлении их как систем сложной иерархической структуры построения, по информационному полю рабочих мест операторов управления воздушным движением с использованием критерия Фишера-х2 и обобщенного закона распределения.

← Предыдущая | 1 | 2 | 3 | Следующая →