Программные продукты и системы

Статьи из выпуска № 2 за 2016 год.

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

21. Перспективное проектирование сети абонентского доступа с использованием восьмиуровневой модели [№2 за 2016 год]
Автор: Попков Г.В.
Просмотров: 7876
В статье рассмотрены вопросы проектирования и оптимизации построения сетей абонентского доступа с учетом градостроительных факторов. Указаны недостатки, присущие современным сетям доступа в мегаполисе. В настоящее время в условиях городской застройки операторы сетей электросвязи зачастую пренебрегают нормами на прокладку кабельных линий связи, что негативно влияет на эстетику городских кварталов. Ухудшаются эксплуатационные характеристики участков кабельных линий сети абонентского доступа, затрудняются техническая эксплуатация и управление такими сетями связи. Рассмотрен общий подход к получению проектных решений проектирования сетей абонентского доступа в мегаполисах. Предложена восьмиуровневая модель перспективной сети доступа для создания единой первичной сети связи абонентского доступа, рассмотрены уровни модели. Модель содержит восемь уровней, полностью задающих плоскости проектирования и построения сети абонентского доступа в районах плотной городской застройки с элементами сложного рельефа и сторонних инженерных сооружений. Предлагается унифицированный подход к построению сети кросс-коннект на первичном уровне сети доступа, которая позволит гибко предоставлять услуги связи операторам вторичных сетей связи в любой точке мегаполиса. Показаны возможные пути и подходы, а также типично решаемые задачи, применимые к оптимизации участка первичной сети абонентского доступа с использованием математического аппарата теории графов и гиперсетей.

22. Гибридная настольно-облачная платформа для исследования пространства параметров [№2 за 2016 год]
Авторы: Прохоров А.А., Назаренко А.М., Пересторонин Н.О., Давыдов А.В.
Просмотров: 8514
В современной инженерной практике подход к выработке решений с использованием расчетных моделей и метамоделей считается наиболее перспективным и выгодным с точки зрения сокращения сроков и стоимости разработки. Однако его применение сопряжено с рядом методологических и эксплуатационных проблем, вследствие чего данная практика не получает широкого распространения, оставаясь недоступной для небольших коллективов, которые часто не располагают необходимыми ресурсами. Для данного метода характерен высокий порог вхождения, обусловленный высокой сложностью и стоимостью реализации расчетных моделей, которая связана с многодисциплинарным характером современных инженерных задач. Разработка таких моделей требует как широкого спектра знаний в различных областях, так и использования различного специализированного ПО, как правило, доступного только на коммерческой основе. Помимо этого, для проведения крупномасштабных автоматизированных вычислений необходимо наличие специального высокопроизводительного программно-аппаратного комплекса, что влечет дополнительные издержки на его создание и обслуживание. В статье рассматриваются основные вопросы применения крупномасштабных автоматизированных вычислений, необходимость в которых возникает при использовании вычислительных методов на этапе выработки инженерных решений в отличие от распространенной в настоящее время практики, когда вычислительное моделирование проводится уже на этапе валидации предполагаемых решений и не требует многократных вычислительных экспериментов. В качестве способов снижения порога вхождения обсуждаемого метода рассматриваются существующая практика создания интегрированных приложений, доступных широкому кругу пользователей, и применение облачных вычислений, что позволяет сократить накладные расходы на моделирование. Отдельное внимание уделено использованию программных средств с поддержкой облачных вычислений совместно с традиционными настольными приложениями. Сформулированы соответствующие требования к системе управления автоматизированными расчетами, поддерживающей интеграцию как с облачным, так и с настольным ПО, что делает возможным создание гибридных интегрированных приложений для решения классов сходных задач. Предложена архитектура такой системы, разработанная с учетом приведенных требований и позволяющая использовать основные компоненты системы как в облачной, так и в настольной версии с целью минимизации усилий по ее разработке.

23. Алгоритмы автоматизированной системы управления испытанием оборудования на надежность [№2 за 2016 год]
Авторы: Русин А.Ю., Абдулхамед М., Барышев Я.В.
Просмотров: 9931
Повышения экономической эффективности системы испытания оборудования на надежность можно добиться, сократив время испытаний или уменьшив количество испытуемых образцов. При сокращении времени испытаний возрастает степень цензурирования выборки, а при уменьшении количества образцов уменьшается объем выборки наработок оборудования. Сокращать параметры испытаний можно только в случае, если методы обработки информации обеспечивают достоверность рассчитанных показателей надежности. В результате испытаний формируются малые цензурированные выборки наработок оборудования на отказ. Расчет показателей надежности по таким выборкам выполняется методом максимального правдоподобия. В статье представлены экспериментальные исследования точности оценки максимального правдоподобия параметра экспоненциального закона распределения по малым, однократно цензурированным справа выборкам. Исследования выполнялись моделированием на компьютере цензурированных выборок, подобных выборкам, формирующимся при испытаниях оборудования на надежность. Эти экспериментальные данные показывают, что большинство оценок максимального правдоподобия, полученных по малым, однократно цензурированным справа выборкам, имеют значительные отклонения от истинных значений. В работе построены регрессионные модели, устанавливающие зависимость между отклонением оценки максимального правдоподобия от истинного значения и параметрами, характеризующими структуру выборки. Они позволяют рассчитать и ввести поправки к оценкам максимального правдоподобия. Были проведены экспериментальные исследования результатов их использования. Точность оценок максимального правдоподобия после применения разработанных моделей и введения поправки к оценкам максимального правдоподобия значительно возрастает. Разработано ПО для применения регрессионных моделей на практике.

24. Программное обеспечение информационной технологии решения конфликтных ситуаций в многоагентной среде [№2 за 2016 год]
Авторы: Семенов Н.А., Мутовкина Н.Ю., Клюшин А.Ю.
Просмотров: 8598
Поведение агентов в динамически меняющейся многоагентной среде зависит как от внешних факторов, так и от личностных характеристик, качеств самих агентов. К внешним факторам относятся интересы, предпочтения, мнения и убеждения окружения, мода, возможности реализации собственных желаний и потребностей и т.д. Основной личностной характеристикой агента выступает его психо-поведенческий тип, который подвержен влиянию со стороны внешних факторов. При неблагоприятном влиянии внешних факторов в сочетании с негативным типом агент может спровоцировать конфликт в многоагентной среде. Психо-поведенческим типом агента можно управлять с помощью определенной комбинации воздействий, уникальной для каждого типа и зависящей от возможной стратегии поведения агента во взаимодействии с другими агентами. Сведение девиантного типа агента к компромиссному позволяет устранить конфликт в многоагентной среде. В статье рассмотрены основные способы ухода от конфликта, разработаны математическая модель согласования представлений агентов и алгоритм решения конфликта в многоагентной среде. Представленная информационная технология позволяет предсказать стратегию поведения агента в системе в условиях конфликта, а также выработать схему управления типом агента. Предложенная технология базируется на математическом аппарате теории игр, нечеткой логики, теории активных систем, математической теории ценностей, интересов и суждений. Эта технология стала основой для разработки экспертной системы по решению конфликтов в многоагентной среде. Наиболее оптимальным способом разработки такой системы является применение так называемых оболочек и специальных программных комплексов типа EXSYS или G2.

25. Программное обеспечение технологического процесса пайки волноводных трактов космических аппаратов [№2 за 2016 год]
Авторы: Тынченко В.С., Бочаров А.Н., Лаптёнок В.Д., Серёгин Ю.Н., Злобин С.К.
Просмотров: 9797
В статье решается проблема автоматизированного управления процессом пайки волноводных трактов космических аппаратов посредством индукционного нагрева. Проводится анализ особенностей процесса индукционной пайки и выявляется необходимость его автоматизации с применением информационно-управляющей системы. Разработанная автоматизированная система управляет процессом нагрева изделия, изменяя мощность, подаваемую на индуктор, на основе информации о температуре из зоны пайки и стабилизируя температуры в узком диапазоне выше температуры плавления припоя, но ниже температуры плавления волновода, что позволило автоматизировать процесс пайки, повысить качество волноводов и исключить прожоги. Программный продукт представляет собой Windows-приложение, работающее в операционных системах Windows XP/7/8/8.1/10 и разработанное на языке C++ в системе программирования Borland C++ Builder 6.0 с применением объектно-ориентированного подхода. Показана структурная схема программной системы, состоящей из пяти модулей, а также описан основной алгоритм ее работы. Также дано описание работы автоматизированной системы пайки волноводных трактов, поясняющее основные функции и ограничения системы. Разработанный программный продукт позволяет настраивать измерительное оборудование, устанавливать и изменять параметры процесса пайки, а также просматривать графики температур, регистрируемых системой. Кроме того, существует возможность просмотра и редактирования БД технологических процессов. Система имеет развитый человеко-машинный интерфейс, не требует от пользователей дополнительных навыков, а также обладает широкими возможностями по масштабируемости функций. Приводятся результаты экспериментальных исследований, показывающие достаточно высокое качество управления процессом пайки и применимость системы к поставленным задачам автоматизации.

26. Возможности параллельного программирования в математических пакетах [№2 за 2016 год]
Автор: Чернецов А.М.
Просмотров: 11959
За последние годы при решении множества трудновычислимых задач стали применяться средства и возможности параллельного программирования. Широко известны модели программирования в общей и распределенной памяти, позднее к ним прибавились гибридные модели. Однако все упомянутые средства относятся к достаточно низкоуровневому программированию, когда производится значительная переделка исходного кода. Немалое число математических расчетов выполняется не на алгоритмических языках (C/C++, Fortran), а в специализированных математических пакетах MATLAB, Maple, Mathematica, MathCad. В работе рассмотрены средства параллельного программирования в современных математических пакетах. Приведен краткий обзор развития средств параллельного программирования в широко распространенных пакетах MATLAB, Maple, Mathematica и MathCad. Для MATLAB кратко описываются основные примитивы параллельного программирования и их соответствия в среде MPI, а также приводятся другие операторы параллельного программирования. Рассматриваются различные средства обеспечения параллелизма в пакете Maple (работа с нитями, высокоуровневыми абстракциями Task Programming Model, параллельное программирование). Для Mathematica приводятся некоторые базовые конструкции параллельного программирования, имеющиеся в языке Mathematica Wolfram Language. Рассматриваются различные примеры. В зависимости от того, в каком пакете происходит работа, доступны несколько отличающиеся возможности, однако любая задача может быть решена в каждом из рассматриваемых пакетов (за исключением MathCad).

27. Система визуализации и аналитической поддержки проектирования топологии СБИС для технологии двойного шаблона [№2 за 2016 год]
Авторы: Шахнов В.А., Зинченко Л.А., Верстов В.А., Макарчук В.В.
Просмотров: 8917
В статье обсуждается ПО для визуализации и аналитической поддержки процесса проектирования СБИС. Особо отмечается важность визуализации в рамках процесса проектирования систем на кристалле. Необходимость визуализации является следствием растущего объема информации, который должен учитывать инженер-проектировщик СБИС в процессе своей работы. В статье выделяется основная задача визуализации – преобразование информации из формата, позволяющего эффективно производить вычисления, в формат, удобный для восприятия и познания человеком. Аналитическая поддержка процесса проектирования систем на кристалле основана на использовании методов кластеризации и когнитивных технологиях для представления информации об альтернативных проектных решениях топологии критического слоя СБИС. В качестве иллюстрации возможностей разработанного ПО в статье обсуждаются результаты применения методов классификации и кластеризации конфликтов при трансформации топологии СБИС для технологии двойного шаблона. Процесс трансформации топологии СБИС основывается на графовых моделях представления топологии, в том числе на графе противоречий. В статье предлагается подход к кластеризации и классификации противоречий, которые возникают в процессе трансформации топологии СБИС для технологии двойного или мультишаблона. На основании предлагаемой классификации рассматривается выбор различных вариантов проектных решений. В статье приведены результаты экспериментальных исследований разработанных подходов: показаны примеры визуализации топологии СБИС при ее трансформации для технологии двойного шаблона.

28. Системный анализ и принятие решений о реинжиниринге корпоративных информационно-управляющих систем [№2 за 2016 год]
Автор: Шильникова О.В.
Просмотров: 9380
Cтатья посвящена эволюции информационно-управляющих систем. В начале жизненного цикла этих систем моделирование процесса поддержки их работоспособности осуществляется с целью оптимизации использования состава ресурсов, необходимых на первом этапе. Модель учитывает, что параметры системы постепенно дрейфуют и уходят достаточно далеко от оптимальных значений, а фазовая траектория эволюции системы «притягивается» к стабильной, но неоптимальной точке. В итоге это свидетельствует о том, что, возможно, выполняются необходимые условия достижения точки бифуркации. Приведение системы к более эффективному состоянию, не прерывая ее жизненного цикла, требует некоторых специальных решений, одним из которых является выпуск следующей версии системы. Качественный и количественный анализ функциональных параметров, эксплуатационных свойств и живучести распределенной многоуровневой информационно-управляющей системы выполняется с помощью компьютерных средств моделирования, в том числе имитационного. Модели учитывают неоднородность и изменчивость структуры, пропускную способность каналов связи и свойства распределенной БД. В последнее время актуальными становятся исследования свойств эволюционирующих информационных систем в управлении корпорациями. При наличии в корпорациях научно-исследовательских IT-подразделений одними из их новых важнейших функций могут стать собственные системно-аналитические исследования и постановки задач системного анализа корпоративных информационно-управляющих систем для университетов.

29. Метод распределенного анализа свойств верифицируемых моделей [№2 за 2016 год]
Автор: Шипов А.А.
Просмотров: 9728
Программные системы с каждым днем становятся все более сложными и комплексными, поэтому необходимо наличие таких инструментов, которые позволяли бы относительно легко выполнять проверку их работы на соответствие заданным спецификациям, особенно, когда речь идет о больших и распределенных программных системах. Однако зачастую на пути верификации данного рода систем встает проблема комбинаторного взрыва, из-за которой возникает резкий рост временной сложности во время верификации при относительно невысоком увеличении объема верифицируемых систем. И, как показывает практика, использование только существующих на сегодняшний день методов борьбы с данной проблемой, таких как абстракция, интерпретация и верификация «на лету», зачастую может оказаться недостаточным для ее преодоления. Логика подсказывает, что и процесс выполнения больших распределенных программных систем, и процесс верификации должны осуществляться распределенным образом. В статье подробно рассмотрен и проанализирован предлагаемый автором метод для преодоления проблемы комбинаторного взрыва в дополнение к уже имеющимся методам. Идея его состоит в использовании алгоритма распределенной верификации автоматов Бюхи для логики линейного времени (LTL). Применение данного алгоритма позволяет повысить эффективность и быстродействие всего процесса верификации за счет разделения вычислительной нагрузки на заданное количество вычислительных узлов. Несмотря на то, что идея разделения вычислительной нагрузки не является инновационной и подобные средства уже присутствуют в таком инструменте формальной верификации методом проверки на моделях, как Spin, предложенный алгоритм демонстрирует на практике более высокую эффективность работы, чем в Spin, что подкрепляется рядом наглядных примеров.

30. Прогнозирование платежеспособности клиентов банка на основе методов машинного обучения и марковских цепей [№2 за 2016 год]
Авторы: Шунина Ю.С., Клячкин В.Н.
Просмотров: 10034
Кредитование клиентов является одним из приоритетных направлений банковской деятельности: за счет доходов от кредитования формируется основная часть чистой прибыли банка. Однако ориентация на прибыльность операций всегда связана с различными видами рисков, которые могут привести к убыткам. С целью предотвращения потерь предлагается система для поддержки принятия решений в процессе кредитования клиентов банками, начиная с процесса выдачи кредита и до последующего погашения по текущим кредитным платежам. При принятии решения о выдаче кредита система прогнозирует кредитоспособность потенциального заемщика банка с помощью агрегированных классификаторов, которые представляют собой результаты использования нескольких независимых методов машинного обучения, объединенных по среднему значению, по медиане, а также с помощью процедуры голосования. Входными данными являются сведения о клиенте, указанные в заявке, поданной на получение кредита. При погашении текущих кредитных платежей система анализирует динамику погашения отдельного заемщика с учетом условий кредита, информации о самом заемщике, его кредитной истории и прогнозирует изменение платежеспособности заемщика в следующем месяце. В качестве моделей предлагается использовать марковские цепи 1-го и 2-го порядков, а также методы машинного обучения. Более того, система предусматривает предварительный анализ и обработку исходных данных, включая кодирование нечисловых данных, дискретизацию непрерывных данных, отбор наиболее информативных признаков, а также восстановление пропущенных данных кредитной истории. Эффективность предложенных методов и алгоритмов показана на примере.

◄ ← Предыдущая | 1 | 2 | 3