Программные продукты и системы

Статьи из выпуска № 2 за 2018 год.

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

1. Сравнительный анализ методов вычисления числа Пи стандартными средствами [№2 за 2018 год]
Автор: Бакаева О.А.
Просмотров: 9540
Процесс исследования нахождения числа Пи можно разделить на три периода: древний период, классическая эра и эра современных компьютеров. Каждый из них характеризуется своими методами и инструментами. Цель данной работы заключается в анализе и сравнении различных методов вычисления числа Пи с использованием стандартных инструментов – табличного процессора MS Excel и среды программирования Free Pascal. В основе вычислительных методов лежат математические выражения, которые являются качественной аппроксимацией числа Пи. Это ряды Грегори–Лейбница, Мадхавы, Нилаканта, формулы Эйлера и Валлиса и другие. Сравнительный анализ этих выражений и алгоритмов, созданных на их основе, позволил выявить самый быстрый и точный метод нахождения числа Пи. Результатом проведенных исследований вычислительного характера стало нахождение числа Пи с точностью до 10-го знака после запятой. Указанные вычисления были выполнены в табличном процессоре MS Excel и программной среде Free Pascal. Цель данного исследования состояла в том, чтобы выяснить, какая из вычислительных сред является более точной и эффективной для нахождения числа Пи. По результатам исследования представлен сравнительный анализ вычислительных возможностей MS Excel и Free Pascal относительно трудоемкости, времени расчетов и точности вычислений числа Пи. Оригинальность работы состоит в том, что для каждого нового разряда слагаемых вычисляется сумма ряда, которая сходится к Пи. Таким образом, показана динамика сходимости рядов к числу Пи на практике. Для каждого из этих приближенных значений числа Пи рассчитаны абсолютная и относительная ошибки. Количество слагаемых выбирается, исходя из точности вычислений, которая считается удовлетворительной, если относительная ошибка < 0,001 %.

2. Расчет конструкций методом конечных элементов в среде математического пакета MathCAD [№2 за 2018 год]
Автор: Бакушев С.В.
Просмотров: 7116
Рассматриваются возможности математического пакета MathCAD при решении задач прочностного и деформационного расчета строительных и машиностроительных конструкций методом конечных элементов. Показано, что для решения данных задач возможностей математического пакета MathCAD явно недостаточно, так как необходимо обрабатывать достаточно большие объемы информации. Для задач иллюстративного или учебного характера, когда матрица жесткости имеет небольшую размерность и ее компоненты можно ввести в ручном режиме, возможностей пакета MathCAD вполне достаточно, и с его помощью можно получить решение задачи. При этом матрицу жесткости следует формировать путем ручного ввода значений ее компонент, вычисленных заранее в системе MathCAD. В реальных расчетных задачах матрица жесткости имеет большой порядок (порядка тысяч, десятков и сотен тысяч), поэтому для их решения следует использовать специализированные программные комплексы, например ЛИРА, SCAD, ANSYS и другие. В статье рассмотрен конкретный числовой пример расчета пластинки сложного очертания, находящейся в условиях плоского напряженного состояния, методом конечных элементов. Пластинка разбивается на три конечных элемента. Матрица жесткости при этом имеет порядок, равный десяти, и решение задачи получено лишь при ручном вводе значений ее компонент. Полученные результаты можно применять при решении задач расчета строительных и машиностроительных конструкций методом конечных элементов с использованием программно-математического обеспечения персональных компьютеров, в частности, MathCAD.

3. Программа моделирования температуры провода и потерь мощности на основе учета режимных и атмосферных факторов [№2 за 2018 год]
Авторы: Баламетов А.Б., Халилов Э.Д., Байрамов М.П., Агаханова К.А.
Просмотров: 9818
В современных условиях в связи с ростом электропотребления и заметными климатическими изменениями повысился интерес к расчетам допустимых механических и токовых нагрузок на провода воздушных линий. Максимальное использование их пропускной способности может быть достигнуто при наличии достоверной информации о состоянии линии. Повысить точность расчета потерь электроэнергии в воздушных линиях электропередачи можно, определив активное сопротивление проводов с учетом протекающего по линиям рабочего тока, температуры окружающего воздуха, скорости ветра и теплоты солнечного излучения. В этих условиях очень важно иметь ПО для оценки и непрерывного контроля температуры провода при различных погодных условиях, достоверно определять допустимую токовую нагрузку и иметь возможность при возникновении недопустимой перегрузки линии, в том числе в ремонтных режимах, выполнять мероприятия по разгрузке остающихся в работе воздушных линий. Современные программы расчета режимов энергосистем не включают в себя уравнения тепловых балансов проводов воздушных линий. Это приводит к невозможности учета их температурного режима из-за несоответствия активных сопротивлений проводов их температуре. Авторами данной статьи разработаны алгоритм и программа расчета удельного актив¬ного сопротивления проводов воздушных линий с учетом температуры воздуха, рабочего тока, скорости ветра и солнечной радиации. Проведена количественная оценка влияния тока нагрузки, температуры окружающей среды, солнечной радиации и скорости ветра на активное сопротивление проводов воздушных линий. Приведены результаты расчета предельных токовых нагрузок для проводов с активным сопротивлением. На основе проведенных расчетов по оценке влияния тока нагрузки, температуры окружающей среды, солнечной радиации и скорости ветра на активное сопротивление проводов воздушных линий установлено, что при расчете потерь электроэнергии для проводов без учета температурной зависимости сопротивления относительные погрешности могут достигать 26 % и более, что недопустимо. Поэтому требуется автоматическая регистрация температуры провода для повышения точности расчета потерь активной мощности и энергии.

4. Методический подход к моделированию обеспечения сложных технических систем запасными частями [№2 за 2018 год]
Авторы: Брежнев Д.Ю., Допира Р.В., Судариков А.А.
Просмотров: 6658
В статье рассмотрен методический подход к построению модели многоуровневой системы обеспечения запасными частями сложных технических систем. Модель предназначена для обоснования количественного и номенклатурного составов комплектов зенитных частей, имущества и принадлежностей в условиях реализации требований к оперативности восстановления работоспособности образцов техники в составе системы. Ключевая идея заключается в подаче на вход модели имитированного потока заявок и исследовании реакции системы зенитных частей, имущества и принадлежностей на них путем моделирования времени удовлетворения заявок от комплектов зенитных частей, имущества и принадлежностей различного уровня при последовательном наращивании их номенклатурного и количественного составов. При этом имитированный поток заявок может отличаться от простейшего, что позволяет обоснованно распределять заявки на запасные части между комплектами зенитных частей, имущества и принадлежностей различного уровня содержания. Модель предусматривает возможность использования одной из трех стратегий пополнения комплектов зенитных частей, имущества и принадлежностей как в системе обеспечения зенитных частей, имущества и принадлежностей в целом, так и по конкретной номенклатуре запасных частей. Заложенный принцип модульного представления комплектов зенитных частей, имущества и принадлежностей позволяет моделировать систему обеспечения зенитных частей, имущества и принадлежностей в различных вариантах одноуровневой или многоуровневой структуры в зависимости от условий применения или принципов построения сложных технических систем. Моделирование осуществляется с учетом вклада стоимости каждой запасной части в общую стоимость системы обеспечения ЗИП при ограничении на требуемое время задержки, связанное с доставкой запасных частей. В результате этого имеется возможность обосновать состав комплектов зенитных частей, имущества и принадлежностей сложной технической системы оптимальным образом.

5. Рекомендательная система на основе интеллектуального анализа наукометрического профиля исследователя [№2 за 2018 год]
Автор: Валько Д.В.
Просмотров: 7575
Сегодня научные результаты каждого исследователя могут быть представлены в различных наукометрических базах и системах. Нередко они имеют определенную популярность не в силу своей актуальности, а лишь благодаря глобальной доступности. В то же время качественные научные результаты могут оказаться вне поля зрения научного сообщества просто потому, что не размещены в той или иной популярной наукометрической системе. С точки зрения научного менеджмента такая ситуация девальвирует исследователя безотносительно качества и актуальности достигнутых им научных результатов. По мнению автора, формирование механизма выработки рекомендаций для отдельных исследователей, научных коллективов и их руководителей на всех уровнях менеджмента позволило бы обратить внимание на перспективные научные результаты и обоснованно аккумулировать необходимые ресурсы для включения таких результатов в популярные наукометрические системы. Разработка инструментария, оперирующего большими объемами открытых данных современных наукометрических систем, не может обойтись без методов интеллектуального анализа. В настоящей работе показано, что на основе алгоритма интеллектуального анализа взаимосвязей (Apriori), адаптированного к наукометрическим данным в системе Scopus, могут быть сформулированы некоторые наборы ассоциативных правил, пригодные для прогнозирования вероятных будущих научных результатов, и разработаны автоматизированные рекомендации по улучшению публикационной активности. Разработаны и предложены методический инструментарий анализа публикационной активности с применением интеллектуального анализа наукометрических данных, а также модульная архитектура и прототип программной системы, позволяющей на основе интеллектуального анализа наукометрических данных формировать публикационный рейтинг и индивидуальные рекомендации по улучшению публикационной активности автора. В статье показаны некоторые результаты экспериментов по оценке публикационного потенциала исследователей, аффилированных с Южно-Уральским государственным университетом.

6. Точное решение задачи поиска минимального ациклического пути во взвешенных графах, содержащих ребра отрицательного веса [№2 за 2018 год]
Авторы: Гданский Н.И., Куликова Н.Л., Чумакова Е.В.
Просмотров: 7627
Рассмотрена задача определения минимальных ациклических маршрутов во взвешенных графах, содержащих ребра отрицательного веса. Исследованы возможности алгоритма Беллмана–Форда. Показано, что все его возможные модификации, даже самые глубокие, в общем случае могут определять только приближенные решения. В среднем наилучшие приближенные решения задачи дает модифицированный вариант алгоритма Беллмана–Форда, в котором циклы отбрасываются при поиске оптимальных продолжений искомого пути. Для гарантированного поиска точных решений предложена модификация метода ветвей и границ, основанная на использовании специальных деревьев ациклического перебора. В узлах данного дерева наряду с номером очередной вершины, текущей стоимостью пути и необходимыми указателями дополнительно хранятся номера всех еще не пройденных вершин, а также специальный список ребер отрицательного веса. Список вершин используется при ациклическом продолжении пути. Список ребер отрицательного веса применяется для оценки максимально возможного уменьшения стоимости пути при его продлении. С целью более удобной практической реализации деревьев ациклического перебора для вершин одного уровня предложено использовать специальные двунаправленные списки. В них прямые ссылки задают перемещение по соседним узлам уровня. Обратные ссылки указывают на предыдущую вершину в пути от начальной вершины к данному узлу. Алгоритм изложен на С-подобном псевдокоде. Приведен пример, демонстрирующий приближенный характер модификаций алгоритма Беллмана–Форда, а также показана работа предлагаемого метода.

7. Технология взаимодействия сервисов облачной платформы IACPaaS с внешним программным обеспечением [№2 за 2018 год]
Авторы: Грибова В.В., Москаленко Ф.М., Тимченко В.А., Федорищев Л.А.
Просмотров: 7631
Современные облачные технологии обладают рядом преимуществ перед другими видами ПО (упрощение установки, сопровождения, доступа, командной работы и т.д.). В то же время существуют задачи, которые невозможно выполнить на облачных платформах (или их выполнение неоптимально). Поэтому очевидна необходимость в создании стандартов, интерфейсов, систем, позволяющих объединять возможности ПО разных видов. В данной статье рассмотрены архитектура и технология взаимодействия облачной платформы IACPaaS и внешнего традиционного ПО. Приведена архитектура взаимодействия облачной платформы и внешнего ПО, которая включает пять основных компонентов: два из них на платформе – сервис и агент-посредник и три на внешней системе – веб-сервер, программа-посредник, внешнее ПО. Описаны особенности каждого из этих компонентов. Представлена технология разработки сервиса с учетом приведенной архитектуры, состоящая из четырех основных этапов: разработка сервиса на платформе, разработка внешнего ПО, установка веб-сервера, разработка коммуникационного ПО – программы-посредника. Описаны особенности каждого из этих этапов. Названы необходимые требования при разработке агентов на платформе, спецификации параметров при отправке и получении сообщений. Представлены соответствующие примеры. Приведены примеры успешного использования описываемой технологии при решении задач транспортного моделирования. Показано, что основная вычислительная нагрузка сосредоточена на внешнем ПО, тогда как на платформе IACPaaS находятся сервисы визуализации результатов этих вычислений. Продемонстрировано поэтапное выполнение рассмотренной технологии.

8. Алгоритмическое обеспечение программного комплекса технического обслуживания с контролем уровня надежности средств обеспечения полетов [№2 за 2018 год]
Авторы: Допира Р.В., Дикарев В.А., Потапов А.Н., Буешев Е.Е., Юрьев И.А.
Просмотров: 5858
Совершенствование комплексов технических средств связано с необходимостью проведения исследований по продлению ресурса техники при снижении расходов на эксплуатацию. Одним из путей повышения качественных показателей технического состояния таких комплексов на протяжении их жизненного цикла при одновременном снижении расходов на эксплуатацию является переход на техническое обслуживание с периодическим контролем. При эксплуатации объектов АСУ все большее применение находят методы технического обслуживания с периодическим контролем, учитывающие фактическое состояние техники. При этом необходимо отметить, что ни один из методов технического обслуживания не реализуется без проведения профилактики, и каждый из них имеет свою специфику при определении сроков и объемов профилактических работ. В работе предложено алгоритмическое обеспечение программного комплекса технического обслуживания с контролем уровня надежности средств обеспечения полетов. При разработке алгоритма учитывались объем и периодичность технического обслуживания. Разработанный алгоритм реализован в виде программного комплекса, позволяющего определить оптимальные периоды технического обслуживания. Работоспособность алгоритма проверена на основе функционирования АРМ руководителя ближней зоны для контроля технического состояния средств радиосвязи. Программный комплекс позволяет определить по техническому состоянию оптимальные периоды технического обслуживания комплексов технических средств.

9. О реализации средств машинного обучения в интеллектуальных системах реального времени [№2 за 2018 год]
Авторы: Еремеев А.П., Кожухов А.А., Голенков В.В., Гулякина Н.А.
Просмотров: 9170
В работе дан анализ методов обучения с подкреплением (RL-обучения) в плане их использования в интеллектуальных системах реального времени на примере интеллектуальных систем поддержки принятия решений реального времени. Описана реализация алгоритмов обучения с подкреплением на основе временных (темпоральных) различий и рассмотрены основные преимущества использования гибких алгоритмов, которые могут оказывать значительное влияние на эффективность и производительность интеллектуальных систем реального времени. Гибкие алгоритмы могут иметь решающее значение для интеллектуальных систем поддержки принятия решений реального времени, так как они способны находить приемлемые решения в условиях жестких временных ограничений и улучшать их (вплоть до получения оптимальных) при увеличении предоставляемых ресурсов (особенно временных). Предложен гибкий алгоритм, включающий в себя статистический модуль прогнозирования и мультиагентный модуль RL-обучения. Рассмотрены возможности внедрения разработанного гибкого алгоритма в подсистему прогнозирования интеллектуальных систем реального времени типа интеллектуальных систем поддержки принятия решений реального времени для управления и мониторинга сложного технологического объекта. Описываются подход к реализации перехода от обучения интеллектуальных систем, основанных на знаниях, к обучению средств их разработки (при этом архитектура такой интеллектуальной системы рассматривается как основа обеспечения ее гибкости и обучаемости), а также направления обучения и самообучения интеллектуальных систем, их способность приобретать знания и навыки из различных источников. Дается обоснование применения развиваемой в работе технологии OSTIS для разработки интеллектуальных систем, основанных на знаниях, включая интеллектуальные системы реального времени.

10. Применение продукционной модели представления знаний для оценки соответствия уровня подготовки кандидата требованиям должности IT-отдела [№2 за 2018 год]
Авторы: Зубкова Т.М., Тагирова Л.Ф., Тагиров В.К.
Просмотров: 9773
В связи с бурным развитием и повсеместным внедрением в различные сферы жизни средств информационных технологий на рынке труда появилось большое количество специалистов в этой области (программисты, администраторы БД, системные администраторы и т.д.). В такой ситуации работодателям становится все сложнее выбирать подходящего сотрудника из большого количества возможных претендентов. Кроме того, сотрудникам отделов подбора персонала приходится тратить много времени на ввод и обработку данных кандидатов на различные должности, в том числе и в отделы информационных технологий. В статье предлагается решение проблемы подбора персонала в отдел информационных технологий на основе оценок качеств претендентов. Описан алгоритм и разработана программная система, позволяющая с помощью количественных оценок профессионально значимых и личностных качеств кандидатов выбрать сотрудника, наиболее соответствующего требованиям вакантной должности. Для поддержки принятия решения о соответствии уровня подготовки кандидата требованиям определенной должности отдела информационных технологий был использован модуль экспертной оценки, ядром которого является продукционная модель представления знаний. При работе программной системы данные кандидатов считываются из БД и сравниваются с правилами. В результате выдаются рекомендации для лица, принимающего решение, о том, на какую именно должность может претендовать кандидат.

| 1 | 2 | 3 | Следующая → ►