Программные продукты и системы

Статьи из выпуска № 4 за 2017 год.

Упорядочить результаты по: Дате публикации | Заголовку статьи | Авторам

21. Применение методов классификации и кластеризации для повышения эффективности работы прецедентных систем [№4 за 2017 год]
Авторы: Варшавский П.Р., Ар Кар Мьо, Шункевич Д.В.
Просмотров: 13080
В статье рассматриваются актуальные вопросы повышения эффективности работы систем, использующих рассуждения на основе прецедентов (CBR – Case-Based Reasoning). Прецедентные методы и системы (CBR-системы) активно применяются для решения целого ряда задач в области искусственного интеллекта (например, для моделирования правдоподобных рассуждений (рассуждений здравого смысла), машинного обучения, интеллектуальной поддержки принятия решений, интеллектуального поиска информации, интеллектуального анализа данных и др.). Следует отметить, что современные инструменты для интеллектуального анализа данных, широко используемые сегодня в интеллектуальных системах, системах управления базами данных и знаний, бизнес-приложениях, системах машинного обучения, системах электронного документооборота и др., не обладают развитыми CBR-средствами. Для повышения эффективности работы CBR-систем предлагается использовать модифицированный CBR-цикл, позволяющий сформировать базу удачных и неудачных прецедентов на основе имеющейся экспертной информации (тестовых выборок), а также модификацию алгоритма k ближайших соседей (k-NN) для извлечения прецедентов. Предложенные модификации позволяют повысить качество решения задач интеллектуального анализа данных (в частности, задачи классификации данных). Кроме того, в работе для повышения быстродействия CBR-систем рассматривается возможность сокращения количества прецедентов в базе удачных прецедентов за счет применения методов классификации и кластеризации. С использованием разработанного в среде MS Visual Studio на языке C# прототипа CBR-системы проведены вычислительные эксперименты по оценке эффективности предлагаемых в работе решений на наборе данных из UCI Machine Learning Repository.

22. Применение методов метаанализа в диагностике и лечении пациентов с печеночной недостаточностью [№4 за 2017 год]
Авторы: Кобринский Б.А., Молодченков А.И., Благосклонов Н.А., Лукин А.В.
Просмотров: 8065
В статье достаточно подробно рассмотрены принципы, лежащие в основе различных методов метаанализа, и основные отличия инструментария для их применения. Представлены и обсуждаются клинические варианты печеночной недостаточности и их описания в литературных источниках различных стран и регионов мира (Россия, Азия, Европа и Северная Америка). Предложено применение теоретико-множественной модели, атрибуты которой должны учитывать особенности характера и течения болезни при различной природе болезни и в разные периоды ее развития. Полученные данные должны найти применение в последующем метаанализе. На этом этапе, являющемся основным, должны быть сформированы подгруппы больных по сходству клинических проявлений и результатам применения разных схем лечения. Подход с использованием метода метаанализа для оценки мировых литературных данных позволит предлагать наиболее адекватные методы терапии заболевания у конкретного больного в зависимости от характера существенных изменений при диагностике у него определенной формы печеночной недостаточности. Это обеспечит переход (по аналогии) к направленному применению определенных медицинских средств.

23. Программная система выявления степени гармонизации творческих решений интеллектуальных агентов [№4 за 2017 год]
Авторы: Мутовкина Н.Ю., Кузнецов В.Н., Клюшин А.Ю., Семенов Н.А.
Просмотров: 8362
В статье рассмотрена информационная система, предназначенная для выявления степени гармонизации творческих решений интеллектуальных агентов. Согласно общепринятому подходу к интеллектуальным многоагентным системам и их предназначению, рассматривается взаимодействие между агентами при решении ими определенной творческой задачи. Все они относятся к сложным задачам с сообщением информации и алгоритмами манипуляции, предполагающими на завершающей стадии процедуры согласования и адаптации с учетом меняющихся как внешних, так и внутренних условий функционирования системы и реализации решения. Цель исследования заключается в выявлении агентов, наиболее эффективно решающих поставленную задачу. Агент может быть эффективным сам по себе, а в коллективе его эффективность снижается. И наоборот, работа в команде может способствовать повышению активности агента, действенности его работы. Все агенты системы равноправны. Эффективность деятельности каждого из них оценивается по одной и той же методике. Каждый из агентов предлагает свое решение поставленной задачи. Эти решения сравниваются на предмет гармоничности. Если уровень гармоничности соответствует заданному, многоагентная система признается эффективной. Все агенты действуют сообща, на благо общей цели и достигают ее с заданным качеством или выше такового. В противном случае структура и состав системы пересматриваются. Главная цель при этом – найти такие состав и структуру многоагентной системы, при которых действия между агентами будут наиболее слаженными, что обеспечит решение поставленных задач. В результате исследования установлено, что в силу интеллектуальности агенты склонны к изменению своего психо-поведенческого типа в зависимости от времени, которое они тратят на решение. Увеличение временного интервала, как правило, ведет к смене компромиссного типа на уклоняющийся или принуждающий. То есть для агентов характерен переход от оптимистичного настроя к пессимистичному (депрессивному). Чтобы пресечь такие переходы и «смены настроений», применяются определенные управляющие воздействия с учетом необходимости индивидуального подхода к каждому агенту.

24. Программное средство моделирования модульных вычислительных систем для проверки допустимости их конфигураций [№4 за 2017 год]
Автор: Глонина А.Б.
Просмотров: 7848
В работе представлено программное средство для проверки критерия допустимости конфигураций модульных вычислительных систем (МВС) реального времени. В качестве примера таких систем рассматриваются системы интегрированной модульной авионики. Конфигурация МВС реального времени считается допустимой, если для нее все работы всех вычислительных задач выполняются в рамках директивных сроков. На основе анализа задач, возникающих при проектировании систем, были сформулированы требования к средству проверки критерия допустимости конфигурации. Обзор существующих программных средств показал, что ни одно из них не удовлетворяет всем требованиям, поэтому было принято решение о разработке собственного средства. Разработанное программное средство позволяет моделировать МВС реального времени и получать временные диаграммы их функционирования, необходимые для проверки критерия допустимости. Благодаря выбранному для моделирования математическому аппарату (сетям временных автоматов с остановкой таймеров) корректность построенных моделей формально доказана. Процесс построения и прогона модели для конкретной конфигурации полностью автоматизирован, поэтому разработанное средство может быть использовано в цикле работы алгоритмов поиска оптимальных конфигураций. Программное средство было интегрировано с САПР планирования вычислений в МВС реального времени, используемой в промышленности, и апробировано на данных, приближенных к реальным. Эксперименты показали, что разработанное средство применимо на практике и для конфигураций с длительным интервалом планирования превосходит по быстродействию встроенную в САПР модель МВС. Кроме того, предложенное средство удовлетворяет всем сформулированным ранее требованиям в отличие от встроенной в САПР модели, удовлетворяющей им лишь частично.

25. Программный комплекс анализа неэквидистантных временных рядов на основе непрерывного вейвлет-преобразования [№4 за 2017 год]
Авторы: Прохоров С.А., Столбова А.А.
Просмотров: 7470
На практике исследователю часто приходится иметь дело с неэквидистантными (нерегулярными) временными рядами. В данной статье рассматриваются алгоритмы их непрерывного вейвлет-преобразования, которое является одним из методов частотно-временного анализа данных. Предлагается алгоритм для получения массива регулярных сдвигов преобразования, учитывающий нерегулярность исходных данных: выбирается интервал принудительной дискретизации, определяется число сдвигов и вычисляются их значения. На основе предложенного алгоритма разработан алгоритм непрерывного вейвлет-преобразования неэквидистантных временных рядов. В процессе вычисления оценки коэффициентов преобразования учитываются лишь те отсчеты временного ряда, которые попадают в ширину вейвлета. Преимуществом данного алгоритма является то, что результат преобразования носит регулярный характер. Разработанные алгоритмы реализованы в комплексе программ. Показаны результаты экспериментов для моделей неэквидистантных временных рядов с p-преобразованием и с дрожанием (с распределением случайной величины по равномерному закону и закону Симпсона). Быстродействие алгоритма повышается за счет учета эффективного радиуса базового вейвлета и вычисления его ширины.

26. Программный комплекс для управления распределенной базой данных [№4 за 2017 год]
Авторы: Тимофеева Н.Е., Полулях К.А.
Просмотров: 10281
Предлагается программное решение для управления и тестирования распределенной БД, позволяющее сделать распределенность БД прозрачной для пользователя. В статье освещаются основные теоретические аспекты распределенного хранения данных, а именно такие понятия, как распределенная БД, однородная и неоднородная распределенная БД, фрагментация таблиц, основные критерии распределенности БД, клиент-серверная технология проектирования распределенной БД. Проводится анализ тестов быстродействия и надежности БД. Даются критерии оценки производительности СУБД, влияющие на скорость обработки данных и их алгоритмические решения. Актуальность представленной темы обусловлена отсутствием необходимых тестов для тестирования производительности СУБД, а также универсального программного комплекса для проектирования распределенной БД. В статье описаны схема и структуры серверной и клиентской частей приложения программного комплекса. Разработан программный комплекс для управления и тестирования распределенной БД, который позволяет управлять однородной реляционной распределенной БД. Особенностями приложения являются возможность тестирования СУБД во всех узлах сети, которые принимают участие в создании распределенной БД, а также возможность включения любых других СУБД с помощью минимального добавления функционала в программный комплекс.

27. Программный комплекс моделирования системы радиолокационного распознавания [№4 за 2017 год]
Авторы: Калинин Т.В., Барцевич А.В., Петров С.А., Хрестинин Д.В.
Просмотров: 8355
Для построения эффективных радиолокационных систем распознавания используются не только теоретические исследования, но и методы математического и физико-математического моделирования. Теория статистических решений является общей методологической основой решения многих локационных задач. Решение задач распознавания различных воздушных объектов также основывается на теории вероятности и статистике. В статье рассматривается программный комплекс моделирования системы радиолокационного распознавания для оценки влияния различных факторов на эффективность ее работы, являющийся ее статистической математической моделью. Программная реализация статистической модели осуществлена в системе MATLAB. Для этого изучены соответствующие теоретические основы и на их основе разработан алгоритм. Программная реализация состоит из подпрограмм в соответствии с логикой работы системы распознавания. Одна подпрограмма охватывает процессы, происходящие в радиолокационном канале измерения, и позволяет оценить влияние характеристик радиолокационного канала на точность измерения параметров объектов. Другая подпрограмма моделирует процесс радиолокационного распознавания и позволяет оценить ее эффективность в зависимости от выбранных характеристик радиолокационного канала измерения при заданном алфавите классов и предлагаемом рабочем словаре признаков. Третья подпрограмма позволяет оценить информативность выбранных признаков для поиска наиболее эффективных для создания рабочего словаря признаков. Для удобства работы пользователя программа разработана как приложение с графическим интерфейсом с возможностью проводить исследования и с сохранением результатов в отдельный файл.

28. Протокол для децентрализованной системы хранения с избыточным кодированием [№4 за 2017 год]
Авторы: Карасюк П.К., Мигинский Д.С.
Просмотров: 4895
Репликация, используемая во многих распределенных системах хранения данных для обеспечения отказоустойчивости, приводит к многократному уменьшению эффективного дискового пространства. Чтобы решить эту проблему, для обеспечения сохранности данных вместо репликации можно использовать избыточное кодирование. Многие хранилища в силу CAP-теоремы для обеспечения высокой доступности и масштабируемости отказываются от строгой согласованности в пользу согласованности в конечном счете – гарантии, что согласованность данных будет достигнута через конечное время после внесения последнего внешнего изменения в систему. Однако при переходе от репликации к избыточному кодированию в парадигме согласованности в конечном счете возникают сложности при восстановлении данных, связанные с необходимостью поддерживать достаточное количество согласованных между собой фрагментов кодового слова. В статье предложен основанный на Dynamo протокол для распределенного хранилища данных, который вычисляет контрольные суммы от хранимых объектов с помощью кодов Рида–Соломона и использует их в дальнейшем для возможного восстановления, что позволяет обеспечить тот же уровень отказоустойчивости, что и при репликации, но ценой меньшей избыточности. Протокол поддерживает возможность выполнения над объектом конкурентных операций записи и чтения, отслеживает сбои в сети и учитывает их в дальнейшей работе. Допускаются фиксированное число постоянных отказов узлов и любые кратковременные сбои без потери данных и отказа обслуживания клиентских запросов. Протокол протестирован в системе имитации распределенной среды на заранее выбранных проверочных сценариях пользовательских сообщений и сбоев. В статье продемонстрирована работа протокола на некоторых сценариях.

29. Разработка и программная реализация алгоритмов непрерывного вейвлет-преобразования временных рядов с регулярной дискретизацией [№4 за 2017 год]
Автор: Столбова А.А.
Просмотров: 7945
Одним из активно развивающихся направлений анализа данных является вейвлет-преобразование, которое применяется для анализа медицинских данных, обработки изображений и в других областях. В статье рассматриваются способы вычисления коэффициентов непрерывного вейвлет-преобразования случайных процессов с регулярной дискретизацией. При классическом подходе вычисление некоторых коэффициентов может оказаться избыточным из-за того, что ряд значений вейвлетов равны нулю. Для устранения избыточности предлагается использовать характеристики вейвлетов во временной области, что позволяет получить ширину окна вейвлета, зависящую от заданного масштаба. Таблица с полученными значениями характеристик для основных вейвлетов, таких как Гаусса 1–8-го порядков, DOG-вейвлета и вейвлета Морле, приведена в статье. На их основе предложен алгоритм вычисления значений вейвлетов, который позволяет уменьшить число отсчетов используемого вейвлета: для каждого заданного масштаба определяется число ненулевых значений вейвлета и вычисляются их значения. Таким образом, в результате получаем массив всех значений вейвлетов, необходимых для преобразования. Для оценки коэффициентов непрерывного вейвлет-преобразования предложен алгоритм, основанный на сокращении повторных вычислений вейвлетов. Сокращение вычислений достигается за счет учета инвариантности вейвлетов относительно сдвига. Таким образом, вычислив один раз ненулевые значения вейвлетов для всех масштабов и сохранив их, достаточно обращаться по номеру к значению, соответствующему номеру сдвига. Разработанные алгоритмы реализованы в виде комплекса программ. Показано, что предложенный алгоритм работает быстрее классического и без значительной потери точности вычислений.

30. Рациональная организация процесса разработки прикладного программного обеспечения как предпосылка успешной автоматизации поддержки принятия решений [№4 за 2017 год]
Авторы: Тиханычев О.В., Макарцев Л.В., Гахов В.Р.
Просмотров: 7894
Несмотря на достаточно длительный период практического применения программных продуктов и развития средств разработки ПО, сам процесс их разработки до настоящего времени оптимизирован недостаточно. Прежде всего это касается разработки прикладного ПО. Как показывает анализ предметной области, существенная часть проблем создания качественного ПО обусловлена организацией разработки прикладных программ. В настоящее время существует достаточно широкий спектр методологий разработки ПО и инструментов для их программной реализации: Rational Unifield Process, Microsoft Solution Framework, Extreme Programming, Agile, Capability Maturity Model Integration. В статье рассмотрены возможные подходы к рациональной организации данного процесса с использованием специализированных программных систем, таких как Team Foundation Server, на основе стандарта управления проектами Project Management Body of Knowledge (PMBoK). Сделаны выводы об объективной необходимости использования для решения организационно-технических проблем создания ПО средств автоматизированной организации разработки. В то же время использование только системы TFS, как и любого другого продукта организации управления проектами, не решает всех организационных проблем. Для успешной реализации применения подобных систем необходимо организовать взаимодействие всех участников процесса, обеспечить подготовку и внедрение в процесс разработки программ всех категорий специалистов. Как показывает мировая практика, реализация предлагаемых мер может существенно повысить эффективность разработки и сопровождения жизненного цикла ПО, обеспечив переход от существующих ремесленных подходов к программированию к промышленной разработке программ.

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