Программные продукты и системы

Статьи из выпуска № 3 за 2012 год.

Упорядочить результаты по: Дате публикации | Заголовку статьи | Авторам

11. Интеграция данных и язык запросов в масштабных информационных инфраструктурах [№3 за 2012 год]
Авторы: Коваленко В.Н., Куликов А.Ю.
Просмотров: 6726
Автоматизация различных форм профессиональной деятельности с помощью компьютерных технологий порож-дает массивы информации, которые сохраняются в базах данных. Эта информация используется, в первую очередь, внутри учреждений, но может быть полезной для решения важных задач, выходящих за их границы. Создание соот-ветствующих приложений значительно затрудняется при отсутствии специализированных системных средств, на-значение которых – обеспечение доступа к данным из множества баз. В этом направлении, получившем название «интеграция данных», разработаны общие, не зависящие от приложений методы, позволяющие объединять гетеро-генные БД. Созданные на такой основе системы используются на практике, однако проблема их масштабируемости по числу интегрируемых баз остается нерешенной. В статье излагается подход к решению задачи массовой интеграции десятков и сотен БД. Рассматриваются два вопроса, наиболее существенные для таких условий: метод интеграции и форма информационных запросов. Метод интеграции позволяет определить представление (глобальную схему), в котором данные интегрируемых баз образуют единое унифицированное пространство. Метод направлен на создание информационных инфраструктур с динамически меняющимся составом баз: изменение состава не требует модификации глобальной схемы и су-ществующих приложений. Язык поисковых запросов является расширением SQL-92, отличаясь тем, что операции в запросах выполняются над подмножествами баз инфраструктуры. Источники не адресуются явно: для выделения баз используется дескрип-тивная информация – метаатрибуты. Такой способ позволяет создавать приложения, способные обрабатывать данные из различных совокупностей источников.

12. Исследование аппроксимативных возможностей радиально-базисной сети с ортогональными полиномами [№3 за 2012 год]
Автор: Лёзина И.В.
Просмотров: 7872
Описывается постановка задачи аппроксимации, обосновывается возможность использования в качестве аппрок-симатора плотности распределения вероятности радиально-базисной нейронной сети, приводятся аппроксимирующее выражение для данной сети и выражение для целевой функции, с помощью которой происходит подбор параметров базисных функций и значений весов. Рассматривается возможность использования при аппроксимации плотности распределения вероятности радиально-базисной сетью не только традиционных функций Гаусса, но и сигмоидальных и степенных функций и ортогональных полиномов Лежандра, Чебышева I и II рода, Лагерра и Эрмита. Приводятся соответствующие формулы. Сравниваются погрешности аппроксимации путем вычисления среднего квадратического отклонения. В качестве примеров приводится аппроксимация плотности вероятности Симпсона и Рэлея радиально-базисной сетью c сигмоидальными, степенными функциями, а также полиномами Лежандра, Чебышева I и II рода, Лагерра и Эрмита. Дается рекомендация по использованию радиально-базисной сети с полиномами Лежандра, Чебышева I и II рода в качестве базисных функций при увеличении числа нейронов в скрытом слое, так как такая сеть позволяет достичь более низких значений среднего квадратического отклонения, чем сеть с традиционными функциями Гаусса.

13. Комбинированный метод автоматического определения тональности текста [№3 за 2012 год]
Автор: Котельников Е.В.
Просмотров: 12270
Статья посвящена проблеме автоматического анализа тональности текста. Анализ тональности используется для решения многих важных прикладных задач, таких как исследование для коммерческой организации отношения по-требителей к ее продукции или разработка рекомендательной системы для покупателей определенных групп товаров и услуг. Предлагается новый метод определения тональности, комбинирующий результаты работы метода опорных век-торов (SVM) и метода ключевых слов. SVM является широко известным методом классификации, показывающим хорошие результаты при обработке текстовой информации. Метод ключевых слов основан на подсчете весов входя-щих в текст признаков. В качестве признаков используются слова и словосочетания, важность которых оценивается на основе релевантной частоты (Relevance Frequency, RF). Комбинированный метод включает две фазы – обучение и распознавание. На первой фазе на основе размеченной коллекции текстов происходит обучение SVM классификатора и классификатора на базе ключевых слов. На второй фазе результаты распознавания нового текста обоими классификаторами комбинируются и формируется итоговое решение; при этом учитываются степени уверенности классификаторов в своих результатах. Каждый метод классификации, используемый в работе (метод опорных векторов, метод ключевых слов, комби-нированный метод), имеет свой набор параметров. Подбор оптимальных значений параметров классификаторов осуществляется при помощи скользящего контроля. Эффективность комбинированного метода подтверждается экспериментами на текстовой коллекции отзывов о фильмах семинара РОМИП-2011. Для оценки используются метрики точности (precision), полноты (recall), правиль-ности (accuracy) и F1 меры (F1 measure). Значение F1 меры для предлагаемого метода составляет 79 %, что на два процента превосходит лучший результат, полученный в рамках упомянутого семинара.

14. Компьютинг и моделирование размытой задачи Коши методом виртуальной перспективы [№3 за 2012 год]
Автор: Мышев А.В.
Просмотров: 8030
Рассматриваются компьютинг и моделирование размытой задачи Коши методом виртуальной перспективы в ус-ловиях ограничений, модельной замкнутости и неопределенности. Исследуется динамическая эволюция объектов космического пространства в рамках прогностических моделей ограниченной задачи N – гравитирующих тел на основе методов традиционной вычислительной математики и метода виртуальной перспективы. Полученные результаты показали, что этот метод более эффективен и перспективен для решения размытых задач в отличие от традиционных схем моделирования. При компьютерном моделировании обозначенной задачи методом виртуальной перспективы она описывается и отражается на языке информационной модели. В этом случае задача определяется и задается как дискретная динамическая информационная система, определенная на множестве узлов координатных и перспективных решеток. Информационными прототипами среды вычислений и ее элементов в компьютерных системах являются символьные цепочки и их композиции. Для моделирования в виртуальной среде вычислительных систем характерны следующие особенности. Во-первых, вычислительный процесс порождает динамику соответствующих цепочек связанных отображений (ЦСО) в вычислительных технологиях моделирования. Во-вторых, характер информационного взаимодействия и взаимосвязи виртуальных объектов среды моделирования в виде состояний динамики ЦСО и реальных состояний имитируемой задачи отражаются на узлах координатной решетки. Такая решетка является геометрическим шаблоном модели активной памяти среды вычислений. Для построения ЦСО, соот-ветствующих уравнениям динамики моделируемой задачи Коши, использовались две формы дискретизации фор-мальных эволюционных операторов моделируемой задачи. В рамках компьютерных моделей размытой задачи Коши исследованы две схемы построения ЦСО. Первая построена на основе методов Рунге–Кутты, а вторая – на основе методов Адамса. В настоящее время в вычислительных технологиях компьютерного моделирования эти методы наиболее изучены и опробованы. Для размытых задач цепочки связанных отображений по каждой переменной эво-люционного оператора задачи рассматривались как множество проекций локальной информационной динамической системы в узлах базовой координатной решетки.

15. Математическая модель пользовательской сети-на-кристалле [№3 за 2012 год]
Авторы: Мосин С.Г., Хассан Мд Муид, Тухтамирзаев А.Ю.
Просмотров: 7955
Развитие микроэлектроники обеспечило возможность реализации сложных электронных систем в интегральном исполнении. При разработке этих систем выбирают такие САПР, интегральные технологии и маршруты проектиро-вания, которые позволят сократить сроки проектирования, повысить надежность и качество получаемого решения. Для повышения эффективности процесса проектирования предлагаются различные методологии, например, система на кристалле (SoC – system on a chip), система в корпусе (SiP – system in a package), многокристальные модульные системы (MCM – multi chip module) и др. Для проектирования сложных мультипроцессорных систем на кристалле (MPSoC – Multiprocessors System on a Chip) была предложена технология «Сеть-на-кристалле» (NoC – network on a chip). Архитектуры специализированных приложений MPSoC включают многочисленные однородные вычислительные ядра и модули памяти. Каждое ядро обеспечивает ограниченный набор прикладных функциональных возможностей. Для таких проектов можно представить однозначные схемы межъядерной коммуникации. Технологию NoC используют при проектировании для построения коммуникационной среды, обеспечивающей взаимодействие модулей системы. NoC состоит из маршрутизаторов, физически связанных друг с другом. Каждое вычислительное ядро и модули памяти подключены к NoC через интерфейс ресурса к сети (RNI-interface). В общем случае технология NoC предполагает использование однородной топологии – решетки, которая обеспечивает подключение к каждому ком-мутатору одинакового числа ядер, образующих домен. Домены системы взаимодействуют и представляют регулярную структуру. Альтернативным решением является использование неоднородной топологии, что предполагает учет на этапе проектирования специфических особенностей ядер разрабатываемой системы. Выбор количества маршру-тизаторов и способа коммутации выполняют с целью минимизации задержки сигналов, площади кристалла и уровня энергопотребления. Использование неоднородной топологии ориентировано на проектирование специализированных приложений, обладающих минимальной универсальностью. Предложена математическая модель пользовательской сети-на-кристалле (NoC). Приведен алгоритм поиска кратчайшего пути в графе. Представлены полученные результаты работы алгоритма для оптимизации топологии NoC.

16. Метаописания и каталогизация научно-информационных ресурсов РАН [№3 за 2012 год]
Авторы: Еркимбаев А.О., Жижченко А.Б., Зицерман В.Ю., Кобзев Г.А., Серебряков В.А., Сотников А.Н., Шиолашвили Л.Н.
Просмотров: 10413
Значительная часть научных знаний оформляется в виде электронных ресурсов – баз данных и знаний, электрон-ных справочников и прочего. Работа с электронными ресурсами, включая их адаптацию к предметной области, сис-тематизацию и накопление данных, стала занимать равноправное с теорией и экспериментом положение. Возникли такие дисциплины, как био- и геоинформатика, предмет изучения которых полностью сводится к представлению сложноорганизованных данных. Однако по мере распространения баз данных и аналогичных средств стали нарастать глубокие проблемы, обусловленные неразвитостью интероперабельности. Автономность функционирования ресурсов, многообразие форматов и структур данных, отсутствие стандартов представления – далеко не все факторы, затрудняющие обмен данными. В мировой и отечественной практике в последние годы наметились подходы к возможному разрешению указанных проблем с помощью версий XML-языка, позволяющих стандартизовать систему метаданных и словари понятий в пределах некоторой области знаний, например, версии CML для представления химических данных, MatML – для материаловедения, ThermoML – для термодинамики. Острая необходимость в де-тальной разработке принципов и технологических решений для интеграции многочисленных ресурсов РАН обусловила формирование обширной программы работ по созданию так называемого Data Centre. Предполагается, что реализация этого проекта позволит преодолеть разрозненность и ограниченную доступность компьютерных фондов в виде БД, электронных изданий, информационно-вычислительных средств, поддерживаемых различными институтами РАН. В данной работе в качестве первого этапа интеграции предложена система паспортизации ресурсов, адекватно отражающая предметную область, типологию ресурса, условия доступа и др. Разработан портал, на котором имеется обширный набор метаданных для каждого из зарегистрированных ресурсов.

17. Метод поддержки принятия решений по управлению временными аспектами проектов на промышленных предприятиях [№3 за 2012 год]
Авторы: Стоянова О.В., Васицына А.И.
Просмотров: 11867
Рассмотрен метод поддержки принятия решений по управлению временными характеристиками проектов, реа-лизуемых на промышленных предприятиях. Данный метод основан на построении и использовании темпорально-логической модели проекта, позволяющей получить формализованное описание качественных временных отношений между отдельными этапами проекта. Описаны алгоритмы и инструменты, используемые в процессе построения данной модели, алгоритмы расчетов временных характеристик проектов и возможности использования результатов моделирования для поддержки принятия решений. Предложена матрица выбора вида временной структуры и способов ее описания в зависимости от характеристик проекта, необходимости моделирования мгновенных событий, типов отношений между этапами и прочих факторов. Показано, что для сложных проектов предпочтителен выбор овеществленной временной логики для интервальной или точечно-интервальной структуры времени. Особенности каждой из перечисленных временных структур учтены в алгоритмах построения модели и формулах расчета ее па-раметров. Приведены результаты имитационных вычислительных экспериментов, направленных на исследование эффективности работы метода при решении различных задач поддержки принятия решений в планировании структуры проекта, оптимизации его длительности, повышении управляемости. Показано, что для получения удовлетво-рительных результатов необходимо обратить особое внимание на подготовку описания отношений между этапами проекта в терминах используемой временной логики, то есть работе на начальных этапах предлагаемого метода. Для этого могут использоваться известные инструменты с учетом отмеченных в работе особенностей их применения для данной задачи. В целом метод может быть рекомендован в качестве инструмента поддержки принятия решений по управлению проектами со сложной стационарной структурой. Для проектов с нестационарной структурой он может использоваться для построения и анализа моделей проекта на отдельных интервалах, где принимается истинность условия стационарности его структуры.

18. Методы сокращения количества уязвимостей в специальном программном обеспечении реального времени [№3 за 2012 год]
Автор: Нархов К.Г.
Просмотров: 12859
Настоящая статья посвящена вопросам автоматизации деятельности программиста, в частности, сокращению ко-личества уязвимостей и ошибок в программном коде. Рассмотрены особенности разработки программ в среде техно-логических средств автоматизированной генерации специального программного обеспечения (ТСАГ СПО), а также приемы использования библиотеки, входящей в состав ТСАГ СПО для сокращений потенциальных уязвимостей в разрабатываемых программах. Приводится классификация типовых уязвимостей в программном обеспечении реаль-ного времени, анализируется каждый класс потенциальных уязвимостей с точки зрения частоты появления в про-граммах, причин возникновения и методов их предотвращения средствами ТСАГ СПО. Некоторые потенциальные уязвимости рассмотрены с учетом особенностей конфигурации операционной системы реального времени. Для классификации уязвимостей были использованы статический анализатор и набор исходных текстов программ реаль-ного времени, разработанных в НИИСИ РАН. Общая база исходных текстов насчитывает 204 программных модуля (более 111 700 строк). Представлен пример сокращения потенциальных уязвимостей в программе генерации исходных текстов реального времени (ПГЕН РВ), которая входит в состав ТСАГ СПО. Продемонстрирован способ сокращения уязвимостей за счет использования в библиотеке ТСАГ СПО типовых шаблонов программ, который позволил устранить все найденные статическим анализатором уязвимости в ПГЕН РВ. Основными перспективами развития изложенных в статье решений являются расширение библиотеки типовых шаблонов ТСАГ СПО и дополнение правил статического анализатора, в которые необходимо включить специфичные для операционной системы реального времени проверки и условия.

19. Микротесты для оценки производительности RTL-моделей микропроцессоров [№3 за 2012 год]
Автор: Николина Н.В.
Просмотров: 6092
Рассматривается подход к оценке и контролю производительности микропроцессоров на стадии их разработки. Предложена методика, позволяющая оценить производительность отдельных блоков, при этом игнорируется любое потенциальное влияние других. Представлен состав тестового набора для оценки производительности RTL-моделей микропроцессоров (моделей на уровне регистровых передач). Тестовый набор состоит из коротких программ (мик-ротестов), направленных на оценку производительности отдельных блоков. Выбор тестового набора для разных бло-ков осуществляется с учетом особенностей его работы. В статье рассмотрены наборы микротестов для блока веще-ственной арифметики, блока выборки/выдачи инструкций (буфера инструкций) и подсистемы памяти, реализованные для MIPS-подобной архитектуры. Для анализа времени выполнения кода используются счетчики производительности, входящие в состав регистров управляющего сопроцессора микропроцессора. Предложена система для автоматизации создания тестовых ситуаций, регрессионного запуска тестов и визуализации результатов оценки производительности. Тестовая система позволяет в разумное время получить результат оценки производительности и сравнить его либо с результатами предыдущих версий RTL-модели, либо с эталонными значениями. Проводится также анализ влияния оценки производительности на архитектуру будущей микросхемы. Показана возможность исследования влияния на производительность таких факторов, как изменение частоты памяти при постоянной частоте процессора. Результаты измерений даны на примере оценки производительности разрабатываемых в НИИСИ РАН 64-разрядных суперскалярных микропроцессоров и подтверждены на готовых микросхемах.

20. Многофункциональный имитатор нейронных сетей [№3 за 2012 год]
Автор: Солдатова О.П.
Просмотров: 13842
Описывается нейроимитатор, реализующий модели многослойного персептрона, радиально-базисных сетей и нечетких нейронных сетей. Исследована эффективность использования нейроимитатора для решения задач класси-фикации и прогнозирования. Уделено внимание разбору гибридных моделей нейронных сетей и систем нечеткого вывода, основанных на продукционных правилах «если – то». Рассмотрены базы знаний в системе нечеткого вывода Мамдани–Заде, модели нечеткого вывода TSK, модели Цукамото, модели нечеткой продукционной сети Ванга–Менделя. На основе указанных моделей реализован программный комплекс, позволяющий проверить точность вы-числений при решении задач классификации и прогнозирования. Сравнение результатов проводилось на одних и тех же данных в нескольких сериях с разными значениями параметров нейронных сетей, чтобы выявить среднюю величину погрешности на каждом из типов задач. Сравнение точности полученного результата осуществлялось по значениям функции ошибки, среднеквадратической и приведенной погрешностям. При решении задач классификации наилучшие результаты показали сети Ванга–Менделя и TSK. При исследовании эффективности решения задачи прогнозирования наилучшие результаты показали сети, реализующие модели Мамдани–Заде и Цукамото. Подобный пример наглядно демонстрирует, что невозможно выбрать одну оптимальную модель и что для задач разных классов нужно использовать разные модели, наиболее подходящие под условия конкретной задачи.

◄ ← Предыдущая | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | Следующая → ►