Программные продукты и системы

Статьи из выпуска № 1 за 2014 год.

Упорядочить результаты по: Дате публикации | Заголовку статьи | Авторам

31. Программно-аппаратный комплекс для исследования, проектирования и управления процессом переработки пластических масс [№1 за 2014 год]
Авторы: Равичев Л.В., Логинов В.Я., Беспалов А.В.
Просмотров: 11666
Разработанный программно-аппаратный комплекс «Исследование и переработка пластических масс» предназначен для исследователей, технологов, конструкторов, специалистов по управлению и автоматизации, занимающихся научным исследованием, проектированием процессов переработки пластических масс и управлением ими. Операционная среда разработанного программно-аппаратного комплекса обладает характерными особенностями и рядом достоинств и создает возможности полного статистического анализа экспериментальных данных и построения адекватного математического описания, оперативного перехода от экспериментальных исследований к проектированию и обратно, анализа и систематизации экспериментальных данных, полученных в различное время, разными исследователями, по различным методикам. Перечисленные достоинства программно-аппаратного комплекса особенно полезны при исследовании, проектировании и управлении процессом переработки пластических масс с использованием компьютерного моделирования.

32. Программное обеспечение и алгоритмы обработки информации при калибровке термометров сопротивления [№1 за 2014 год]
Автор: Япарова Н.М.
Просмотров: 10591
Статья посвящена проблеме идентификации коэффициентов и оценке температурных погрешностей при калибровке термометров сопротивления. Действие термометров основано на зависимости электрического сопротивления материалов от температуры. В процессе эксплуатации рассматриваемых приборов непосредственно измеряемой величиной является сопротивление, и по результатам измерения требуется определить значения температуры. Для решения этой задачи предварительно проводят калибровку приборов, в процессе которой определяют параметры модели, описывающей зависимость температуры от сопротивления, и оценивают величины полученных температурных погрешностей. Математически задача состоит в определении коэффициентов системы уравнений, описывающих зависимость температуры от сопротивлений. В статье предложены алгоритм решения задачи параметрической идентификации, основанный на применении методов регуляризации нахождения нормального решения плохо обусловленных систем линейных уравнений, и алгоритм оценки температурных погрешностей. Рассмотренные алгоритмы использовались при создании методов обработки информации, полученной на этапе калибровки. Результаты обработки служат основой для формирования критериев выбора оптимальных параметров в процессе калибровки. Во второй части данной работы описан программный комплекс, реализующий предложенные алгоритмы. Созданные алгоритмы и ПО были использованы для проведения вычислительного эксперимента и послужили основой для раз-работки программного комплекса по обработке экспериментальных данных.

33. Программный комплекс восстановления пропущенных значений в многомерных данных на основе методов нечеткого моделирования [№1 за 2014 год]
Авторы: Перемитин Т.О., Ященко И.Г., Лучкова С.В.
Просмотров: 9155
Описываются возможности нечетких систем для решения задач восстановления пропущенных значений в многомерных массивах данных. Рассмотрены нечеткая система типа синглтон и треугольная функция принадлежности лингвистического терма нечеткой системы. Приведен общий алгоритм метода эволюционной стратегии для идентификации нечеткой системы и рассмотрены два вида данного алгоритма с оценкой преимуществ и недостатков их применения. Описаны принцип параметрической идентификации нечеткой системы на основе метода эволюционной стратегии, а также требования к структуре входных данных. Приведен алгоритм восстановления пропущенных значений с применением нечеткой системы на основе метода эволюционной стратегии. Проведена экспериментальная оценка эффективности применения представленного алгоритма нечеткой системы на основе метода эволюционной стратегии для задачи восстановления пропущенных значений на сформированной тестовой выборке данных о свойствах нефти. Для тестовых данных подобраны оптимальные параметры нечеткой системы и метода эволюционной стратегии. Исследовано влияние основных параметров нечеткой системы и параметров метода эволюционной стратегии на процесс восстановления пропусков в многомерных данных.

34. Разработка алгоритма направленного распознавания с учетом информации о рельефе на примере спутниковых снимков и данных дистанционного зондирования Земли [№1 за 2014 год]
Авторы: Овечкин М.В., Алтынбаев Р.Б., Гафуров А.С.
Просмотров: 11292
Рассмотрена проблема дистанционного зондирования, заключающаяся в неизбежных искажениях получаемых изображений. Установлено, что такие искажения могут быть скомпенсированы, если известны проекция орбиты спутника на земную поверхность и механизм искажений. Описана дополнительная коррекция снимков методами сопоставления контрольных точек с географической картой. Отмечено, что географическую привязку и геометрическую коррекцию можно объединить в одну операцию совмещения деталей спутникового изображения и карты. Приведен пример совмещения на изображении участка с изгибом реки Урал. Предложен алгоритм направленного распознавания с учетом информации о рельефе, базирующейся на выделении контуров объектов изображения. Приведены формулы дифференцирования, применяемые для расчета смещений, обоснован выбор двухмерных масок оператора Лапласа, наиболее приспособленных для анализа спутниковых снимков. Предложено повышение быстродействия алгоритмов за счет использования предварительно создаваемого массива адресов изображения и последующей работы с адресами элементов. Скорость работы алгоритма повышается в 5–8 раз по сравнению с прямым обращением к пикселям изображения, что актуально для обработки пакетов изображений большого разрешения, таких как спутниковые снимки.

35. Синтез магистральных телекоммуникационных сетей [№1 за 2014 год]
Авторы: Марголис Б.И., Музанна М.М.
Просмотров: 10203
Рассмотрена графовая модель структурно-функционального синтеза магистральной телекоммуникационной сети. Сформулирована задача синтеза структуры магистральной сети, заключающаяся в минимизации расстояний при прохождении информации до региональных узлов коммутации. По матрице расстояний между магистральными узлами с помощью функции graphshortestpath в среде MatLab получены оптимальные маршруты прохождения информации до региональных узлов магистральной сети. Сформулирована задача параметрического синтеза магистральной сети, состоящая в определении пропускной способности магистральных каналов связи по синтезированной топологической структуре и значениям входных потоков от абонентов. Показано, что задача параметрического синтеза магистральной сети относится к классу задач нелинейной оптимизации с ограничениями типа неравенств и равенств. Сформулированы ограничения типа неравенств для пропускной способности каналов и типа равенств для условий сохранения потоков в узлах сети. На основе стандартной функции fmincon в среде MatLab разработана программа, позволяющая найти оптимальные информационные потоки в магистральных каналах связи по критериям средней задержки сообщений и максимальной загруженности сети. Предложена методика расчета пропускной способности по максимальным информационным потокам, протекающим по магистральным каналам к региональным узлам коммутации. Приведены результаты расчета оптимальной пропускной способности каналов для магистральной теле-коммуникационной сети Республики Йемен. Показан пример прохождения информации для конкретных магистрального узла-источника и регионального узла-приемника.

36. Синтез структуры абонентских телекоммуникационных сетей [№1 за 2014 год]
Авторы: Дмитриев Г.А., Марголис Б.И., Музанна М.М.
Просмотров: 9378
Рассмотрена необходимость разделения телекоммуникационной сети с точки зрения топологической структуры на терминальную (абонентскую) и базовую (магистральную) сети. Сформулирована задача синтеза абонентской сети, заключающаяся в минимизации суммы расстояний от абонентов до магистральных узлов коммутации с учетом ограничений на возможность подключения каждого абонента к одному узлу. Получена полная матрица расстояний от абонентов до узлов коммутации. Показано, что задача оптимального подключения абонентов к узлам коммутации относится к классу задач линейного целочисленного программирования с ограничениями типа равенств. Сформули-рованы ограничения типа равенств для условий подключения каждого абонента к одному узлу коммутации. На основе стандартной функции bintprog в среде MatLab разработана программа, позволяющая по множеству абонентов, множеству узлов коммутации и матрице расстояний между ними синтезировать топологическую структуру абонентской сети. Приведены результаты расчета оптимального подключения абонентов по критерию минимума суммы расстояний до узлов коммутации для телекоммуникационной сети Республики Йемен. Предложена методика расчета пропускной способности абонентских каналов связи на основе предполагаемых информационных потоков для полученной структуры абонентской сети и ее максимальной загруженности. Приведены результаты расчета пропускной способности для полученной в результате синтеза структуры абонентской сети Республики Йемен

37. Система поддержки принятия решений «УНИКУМ» [№1 за 2014 год]
Авторы: Бутенко Л.Н., Олейников Д.П., Олейников С.П.
Просмотров: 9188
Большинство задач, решаемых на начальных этапах проектирования, имеют смешанную постановку. Тип входных условий может быть количественным (объективные оценки), качественным (субъективные оценки) и смешанным. В последнем случае при использовании стандартных методов принятия решений приходится делать выбор:осуществлять преобразование качественной информации в количественную либо количественной в качественную. Следствием является снижение точности принятия решений из-за информационных потерь, связанных с преобразованием информации одной природы в другую. Это вызвано отсутствием методов принятия решений, которые максимально использовали бы имеющуюся разнородную информацию. Для устранения проблемы авторами был разработан новый метод принятия решений «УНИКУМ», который позволяет решать задачи смешанной природы. В методе реализованы учет зависимости критериев при помощи иерархической структуры, а также учет частичной рассогласованности суждений эксперта за счет использования метода согласования кластеризованных ранжировок. С целью автоматизации процедур метода «УНИКУМ» разработан программный комплекс «УНИКУМ», представляющий собой среду принятия решений. Программный комплекс состоит из подсистем структурирования, опроса, решения, обоснования решения, учета противоречий и вербализации. В статье приведено решение набора типовых задач из различных предметных областей с целью демонстрации работоспособности созданного программного комплекса.

38. Технологические модели для управления развитием автоматизированной системы управления предприятием [№1 за 2014 год]
Автор: Логинов И.В.
Просмотров: 12785
В работе рассмотрено применение технологических моделей АСУ предприятием на уровне выделенных информатизированных бизнес-процессов в процессе управления развитием. Обоснованность применения технологических моделей определяется необходимостью автоматизации управления развитием на основе непрерывного оценивания эффективности мероприятий развития (поддержания, модернизации и адаптации АСУ предприятием с учетом изменений условий внешней среды). Выделено четыре уровня технологических моделей, которые отражают качественные оценки состояния и эффективности информатизированных бизнес-процессов. Наличие таких технологических моделей позволяет оценивать мгновенные и интегрированные значения показателей эффективности применения средств автоматизации и информатизации для достижения целей и задач предприятия в рамках всего жизненного цикла. Полученный от применения моделей эффект позволяет повысить эффективность управления за счет своевременного определения неэффективных и малоэффективных проектов автоматизации и своевременной утилизации устаревших бизнес-процессов.

39. Управление инвестиционными рисками строительных организаций на основе байесовских информационных технологий [№1 за 2014 год]
Авторы: Ветров А.Н., Прокопчина С.В., Нестеров А.О.
Просмотров: 9387
Рассматриваются вопросы управления рисками инвестиционных проектов в строительстве в условиях неопределенности и нестабильности производственно-экономической ситуации. Предложены комплексная модель объединенной службы «Застройщик-Заказчик-Подрядчик» и методика организации процессного подхода к управлению рисками строительных проектов, реализованная на базе платформы «Инфоаналитик_Стройинвест». Представлены методы оценки и снижения инвестиционных рисков при реализации строительных проектов в условиях неопределенности и изменчивости производственно-экономической ситуации на основе байесовских информационных тех-нологий. Описаны процедура получения регуляризованных байесовских оценок на основе моделей с динамическими ограничениями, а также возможность изменения как состава свойств объекта, так и отношений между ними в процессе управления объектом в сложнопрогнозируемой ситуации. Приведены основные выражения для оценки инвестиционных рисков строительных проектов на основе байесовских информационных технологий. Показаны технология свертки апостериорных оценок различных показателей для получения обобщенно интегральной оценки в виде регуляризованных байесовских оценок и возможность использования для оценки свойств объектов шкалы с динамическими ограничениями. Шкала данного типа для измерения свойств одномерного показателя является двухмерной. По одной из ее осей откладываются значения показателя в числовой или лингвистической форме, по другой – степень достоверности (уверенности, возможности) результата. При добавлении числа контролируемых показателей в многомерном пространстве параметров строится многомерная шкала, которая при переходе на новый, более высокий уровень иерархии сворачивается в интегральный показатель, и для него формируется новая двухмерная шкала. В автоматическом режиме система выдает рекомендации по изменению сложившейся ситуации. Параллельно с процессом определения рисков вычисляются метрологические показатели, которые объединяются в комплексы метрологических характеристик. Апробация разработанной модели управления инвестиционными рисками строительных проектов показала эффективность ее использования.

40. Численный код частиц в ячейке на основе гибридных CPU-GPU вычислительных систем [№1 за 2014 год]
Авторы: Попова Н.Н., Никишин Н.Г.
Просмотров: 8787
В работе представлено исследование эффективности параллельных программ для расчета эволюции ионов в рамках модели частиц в ячейке. Разработаны параллельные программы для гибридных вычислительных систем, содержащих устройства CPU (Central Processing Units, центральные процессоры) и GPU (Graphic Processing Units, графические ускорители). Программы применяются для прямого моделирования поведения ионов в ловушках масс-спектрометров на основе преобразования Фурье. Показана возможность использования GPU-устройств для ускорения многократного решения краевых задач для уравнения Пуассона на основе быстрого преобразования Фурье, реализованного в библиотеке cuFFT – библиотеке процедур быстрого преобразования Фурье для архитектуры CUDA (Compute Unified Device Architecture). Проведено сравнение реально достигаемой производительности и задействования полосы пропускания памяти при вычислении решения с пиковыми характеристиками GPU для разных установок. Показано, что выбранный алгоритм решения первой краевой задачи для уравнения Пуассона масштабируется в соответствии с асимптотической оценкой сложности. Разработаны программы расчета полей, удерживающих ионы в ловушке в произвольной геометрии электродов для работы на гибридных системах, сочетающих в себе одновременную обработку данных на CPU и GPU. В каждом из параллельных процессов программы расчета поля решение алгебраических уравнений осуществляется на GPU через процедуры LAPACK, реализованные в составе библиотеки CULA. Результаты расчетов на суперкомпьютере «Ломоносов» показали, что эффективность параллельного исполь-зования GPU существенно зависит от выбранной схемы распределения процессов параллельной программы. Ускорители могут эффективно использоваться для определения кулоновского взаимодействия ионов с помощью решения первой краевой задачи для уравнения Пуассона. Параллельные вычисления полей на CPU от каждой поверхности электрода можно проводить совместно с решением алгебраических систем на GPU с достаточной эффективностью.

◄ ← Предыдущая | 1 | 2 | 3 | 4