Программные продукты и системы

Статьи из выпуска № 4 за 2012 год.

Упорядочить результаты по: Дате публикации | Заголовку статьи | Авторам

31. Реализация метода Ляпунова по первому приближению в Maple 12 [№4 за 2012 год]
Автор: Чусова Е.В.
Просмотров: 11094
В статье представлены исследование устойчивости решения линейных систем c использованием метода Ляпунова по первому приближению с последующим выявлением свойств решения (устойчиво, неустойчиво, будет ли орбитально устойчиво для автономных систем обыкновенных дифференциальных уравнений, описывающих поведение динамических механических систем), а также программная реализация данного метода в Maple 12. Этот метод является эффективным средством исследования устойчивости разностных систем и систем с последействием. Его бесспорное преимущество в том, что систему дифференциальных уравнений можно исследовать на устойчивость не интегрированием, а построением специальной функции с определенными свойствами, зависящей от правых частей рассматриваемой системы. Разработанная программа позволяет осуществлять проверку системы на автономность и строить фазовый портрет линеаризованной системы. В статье представлены блок-схема программы и алгоритм ее реализации. Для наглядности рассмотрено линейное уравнение свободных гармонических колебаний. Результат решения поставленной задачи показал, что полученная система является автономной, построен фазовый портрет, а также выявлены орбитальная устойчивость решения в любой момент времени и то, что решение основной системы также устойчиво.

32. Алгоритм сравнения методов комплексной количественной оценки качества сложных систем [№4 за 2012 год]
Автор: Лисецкий Ю.М.
Просмотров: 10909
Описывается применение различных методов комплексной количественной оценки качества сложных систем для сравнения и выбора наилучшего варианта из альтернативных. Рассматривается наличие неопределенности в выборе метода, существенно затрудняющей получение объективной оценки качества сложных систем, что влияет на обоснованность решений, принимаемых при их выборе. Предлагается решение данной проблемы, которое позволяет разрешить неопределенность в выборе метода, сняв противоречивость между результатами решений различными методами. Приводится алгоритм, суть которого состоит в определении рационального метода из возможной совокупности методов. Применение данного алгоритма минимизирует риск получения неверного решения вследствие выбора нерационального метода из возможной совокупности методов количественной оценки качества сложных систем. Кроме того, в статье приведены результаты экспериментов на реальных сложных системах, подтверждающие эффективность применения разработанного алгоритма для сравнения методов сверток, введения метрик и экспертных оценок при сравнении, оценке и выборе сложных систем.

33. Программное обеспечение и алгоритмы для моделирования нелинейной динамики полиномами Вольтерра [№4 за 2012 год]
Автор: Солодуша С.В.
Просмотров: 8799
Статья посвящена проблеме математического моделирования нелинейных динамических систем типа «вход- выход» полиномами Вольтерра. Универсальность применения данного математического аппарата позволяет создавать программное обеспечение для проведения экспериментов на компьютере. Работа продолжает исследования в области идентификации ядер Вольтерра, начатые в Институте систем энергетики им. Л.А. Мелентьева СО РАН. В ней описаны алгоритмы для построения квадратичных интегральных моделей в случае векторных входных сигналов, базирующиеся на использовании метода интегрирования произведения (product integration method). Кроме того, рассмотрен программно-вычислительный комплекс для построения и тестирования квадратичных интегральных моделей эталонной нелинейной динамической системы. Эталоном послужило описание процесса теплообмена в элементе теплообменного аппарата с независимым подводом тепла. Вычислительный комплекс создан в объектно- ориентированной среде программирования Borland C++ Builder и основан на функционально-модульном принципе. Приведены иллюстрации основной части пользовательского интерфейса. Разработанный комплекс применялся для обработки реальных экспериментальных данных.

34. Матрично-топологический метод математического и компьютерного моделирования температурных полей в электронных модулях: программный комплекс STF-ElectronMod [№4 за 2012 год]
Авторы: Мадера А.Г., Кандалов П.И.
Просмотров: 11505
В статье рассматривается новый подход к математическому и компьютерному моделированию трехмерных температурных полей электронных систем, а также электронных модулей и его элементов. Подход основан на матрично-топологическом методе моделирования, позволяющем проводить расчеты трехмерных температурных полей сложных конструкций электронных модулей с учетом их реальных конструктивных особенностей и монтажа. Компьютерное моделирование на основе разработанного метода реализовано в виде программного комплекса STFElectronMod для персональных и суперкомпьютеров, имеет развитую сервисную оболочку и удобный пользовательский интерфейс. Результаты моделирования температурных полей представляются в виде полей цветных изотерм с высоким разрешением. Разработанный программный комплекс STF-ElectronMod показал свою адекватность, работоспособность и эффективность при тепловом проектировании реальных конструкций электронных модулей.

35. Подходы к анализу точности мультиагентных моделей динамических систем [№4 за 2012 год]
Авторы: Дли М.И., Гимаров В.В., Иванова И.В.
Просмотров: 7513
Наиболее часто применяемой методикой анализа объектов и процессов является моделирование. При этом, учитывая сложность динамических систем, один из самых эффективных видов моделирования – имитационное. Его применение обеспечивает возможность анализировать плохо формализуемые, не встречающиеся ранее задачи, в которых затруднено аналитическое описание. Разновидностью имитационных моделей являются мультиагентные модели, отражающие окружающий мир в виде множества обособленных подсистем – агентов. В данной статье проанализирована роль мультиагентного моделирования для решения задач прогнозирования состояния динамических систем в условиях адаптации к нестационарной внешней и внутренней среде. Представлены четыре вида изменчивости (изменения организационной структуры модели, модели взаимодействия агентов, архитектуры агентов, а также внутренних характеристик и параметров агентов), возникающие в процессе функционирования мультиагентной модели. На основании выявленных классов изменчивости предложено использовать иерархические мультиагентные модели, которые позволяют в полной мере адаптироваться к нестационарным условиям внешней и внутренней среды. В то же время при использовании описанного подхода к моделированию возникает проблема оценки эффективности модели. В этой связи возрастает роль мониторинга характеристик моделей на основе алгоритмов аппроксимационного анализа данных. В статье предложен метод оценки точности модели, позволяющий выделять ее ошибки двух видов. Наличие ошибок первого вида определяет целесообразность полного перестроения модели классификационного анализа данных, основанного на локально-аппроксимационных алгоритмах, включая начальный этап кластеризации траекторий. Наличие ошибок второго вида говорит о необходимости повторной реализации этапа непосредственного отнесения исследуемой траектории к выделенному классу.

36. Интерактивное байесовское матирование изображений [№4 за 2012 год]
Авторы: Синдеев М.С., Конушин В.С.
Просмотров: 10658
Цифровое матирование – это процесс извлечения объекта переднего плана из произвольного естественного изображения. Полученный слой с объектом может использоваться для фотомонтажа либо ретуши исходного изображения. В отличие от задачи сегментации изображений для нечетких границ объектов (волосы, перья и т.д.) требуется вычислить корректный канал прозрачности. Основными недостатками существующих подходов являются низкая точность и серьезные трудности, с которыми сталкивается пользователь, пытаясь улучшить результат, так как многие алгоритмы не являются интерактивными и требуют полного пересчета результата. В статье описан разработанный авторами алгоритм интерактивного матирования на основе байесовского подхода и представлена его программная реализация. Постановка задачи формализуется с использованием теоретико-вероятностного математического аппарата применительно к цветам пикселей и значениям прозрачности. Предложенный подход повышает точность результата, кроме того, путем использования иерархической обработки удается увеличить скорость работы на больших изображениях. Улучшения подтверждены численными оценками и визуальным сравнением. Описан и интерактивный вариант алгоритма, позволяющий пользователю улучшать результат, не прибегая к ручному редактированию изображения.

37. Использование биометрической криптографии в системе управления доступом [№4 за 2012 год]
Авторы: Меркушев О.Ю., Сидоркина И.Г.
Просмотров: 9444
Для обеспечения защиты биометрической системы управления доступом на основе нечеткого экстрактора, использующей незащищенные каналы связи от внутренних и от внешних угроз необходимо исключить передачу и хранение биометрических данных и последовательности, сгенерированной на их основе, а также передачу вспомогательных данных нечеткого экстрактора. Предложен протокол аутентификации с нулевым разглашением на основе биометрического нечеткого экстрактора и криптосистемы Эль-Гамаля. Рассмотрены преимущества, недостатки и аспекты практического применения этого протокола. В данной работе предлагается ZK-протокол, основанный на идентификации по открытому ключу криптосистемы Эль-Гамаля. Проверяющая сторона шифрует произвольное число с помощью открытого ключа доказывающей стороны, если доказывающая сторона сможет правильно расшифровать его с помощью своего секретного ключа, который сгенерирован нечетким экстрактором, то подтвердит свою подлинность. Преимуществом протокола является отсутствие необходимости хранения конфиденциальных пользовательских данных на стороне подсистемы управления доступом. Основным недостатком можно считать то, что пользователям необходимо хранить носители с их открытыми вспомогательными данными. С другой стороны, информационный носитель является дополнительным фактором аутентификации.

38. Методика и программное средство защиты кода от несанкционированного анализа [№4 за 2012 год]
Авторы: Шудрак М.О., Лубкин И.А.
Просмотров: 9077
Рассматривается вопрос защиты ПО от несанкционированного исследования. Уделено пристальное внимание существующим техникам защиты кода, алгоритму анализа инструкций, промежуточному языку их описания, а также методике декомпиляции бинарного кода и возможности ее применения в сфере информационной безопасности. Основная цель заключается в разработке эффективного алгоритма анализа бинарного кода. Для ее достижения необходимо создать эффективный механизм анализа низкоуровневых команд и их алгоритмического представления, провести апробацию полученной методики. Авторами предлагаются алгоритм полиморфной генерации кода, а также архитектура и интерфейс разработанного ПО с описанием полученных результатов. Итогом работы стала эффективная методика декомпиляции и алгоритмического представления линейных участков бинарного кода, апробированная на решении такой задачи, как защита ПО от несанкционированного анализа. Полученные результаты позволяют говорить об эффективности предложенной методики. Количество операций на участке кода, входных и выходных ресурсов, а также результирующих формул возросло, что непременно приведет к росту ресурсов, требуемых для исследования данного участка кода, и таким образом повысит защищенность бинарного кода от исследования.

39. Программный комплекс приведения базиса целочисленных решеток [№4 за 2012 год]
Авторы: Кузьмин О.В., Усатюк В.С.
Просмотров: 10059
Описаны алгоритм Ленстры–Ленстры–Ловаса (LLL-алгоритм) и блочный алгоритм Коркина–Золотарева (BKZ- алгоритм) приведения базиса целочисленных решеток с произвольным фактором. Данные алгоритмы совместно с модулем генерации случайных решеток, сложных в смысле Гольдштейна–Майера, положены в основу программного комплекса LRT, предназначенного для решения задач криптографии, линейного программирования, управления, теории информации и кодирования. Результаты работы приложения апробированы на конкурсе алгоритмов поиска кратчайшего вектора целочисленных решеток. Были получены уточненные и точные решения с погрешностью менее 6,1 % от длины кратчайшего вектора целочисленных решеток (соответствующей верхней оценке Минковского) для размерностей 58, 62, 69, 71, 74, 81, занявшие соответственно 84, 77, 68, 65, 60, 49-е места на конкурсе алгоритмов. При 100-й размерности целочисленной решетки, 32-векторном размере блока и четырехкратной точности вычислений программный комплекс LRT эффективнее fpLLL и NTL на 17,2 % и 24,3 % соответственно. Реализованный программный комплекс LRT работает на платформе семейства ОС Windows и свободно распространяется в бинарном виде.

40. Оценки времени в модели параллельного выполнения программ [№4 за 2012 год]
Автор: Биллиг В.А.
Просмотров: 8312
Одним из магистральных направлений развития информационных технологий является параллельное программирование. Модели параллельных вычислений и связанные с ними характеристики важны для построения программных систем. Они позволяют понять, какого ускорения можно достичь, используя параллелизм в программах. В данной работе представлена модель параллельных вычислений в вычислительной системе с общей памятью. Выполняемая программа рассматривается как множество модулей, связанных по данным. Эту связь отражает граф зависимостей. Целью настоящей работы является получение оценок времени выполнения программы одним процессором (T1), конечным числом процессоров (Тp) и для идеализированного случая – неограниченным числом процессоров (T∞). Такие оценки ранее получены в предположении, что все модули программы выполняются за одно и то же время. Рассматривается получение этих характеристик для более интересного случая, когда время выполнения модулей программы различно. Показано, что время выполнения программы для случая p процессоров удовлетворяет соотношению 1 1 T T Tp T p p


+ .

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