Программные продукты и системы

Статьи из выпуска № 2 за 2015 год.

Упорядочить результаты по: Дате публикации | Заголовку статьи | Авторам

1. Web-ориентированный компонент продукционной экспертной системы [№2 за 2015 год]
Авторы: Коршунов С.А., Павлов А.И., Николайчук О.А.
Просмотров: 12540
В работе рассматриваются вопросы реализации компонента продукционной экспертной системы в виде web-приложения. Данный компонент позволит специалисту-предметнику решать проблемы, используя сформированные им логические правила, описывающие динамику исследуемых процессов. Web-доступ к компоненту обеспечит возможность коллективного доступа, что особенно важно при междисциплинарных исследованиях, требующих работы коллектива специалистов из разных областей знаний. Компонент обладает следующей архитектурой: web-сервис; модуль взаимодействия с БД, реализующий программный интерфейс доступа к ней; модуль управления базами знаний, предназначенный для работы с правилами и фактами; графический редактор правил, основывающийся на RVML-нотации представления продукций; модуль связи с web-сервисом, реализующий пользовательский интерфейс доступа к web-сервису экспертной системы; БД для хранения базы знаний (фактов, правил и начальных условий). Более подробно рассмотрена реализация web-сервиса. Основная задача web-сервиса – подготовить информацию (факты и правила) из БД для ее последующей обработки машиной вывода, то есть преобразовать ее из обобщенного вида в формат JESS. Полученная информация будет использована машиной вывода для осуществления логического вывода на основе правил и фактов. Основные модули web-сервиса: интерфейс БД, реализующий программный ин-терфейс доступа к ней; продукционная машина вывода, осуществляющая процесс рассуждения по правилам и пред-ставленная в виде программной библиотеки, реализующей машину вывода JESS; модуль преобразования правил и фактов из обобщенного вида в формат машины вывода, реализация которого зависит от используемой машины вы-вода.

2. Архитектура интегрированной в облачную среду системы управления умным домом [№2 за 2015 год]
Автор: Николаев П.Л.
Просмотров: 10743
В статье описывается гибкая архитектура системы управления умным домом, интегрированной в облачную среду. Данная облачная среда предоставляет пользователям инфраструктуру для удаленного управления исполнительными устройствами и для мониторинга и обработки данных с различных датчиков, которые составляют систему умного дома. В работе приведены преимущества, которые получают конечные пользователи от интеграции своих умных домов в облако. Удаленное управление при этом возможно с мобильных и стационарных устройств либо через Интернет, либо через домашнюю локальную сеть. Представленная архитектура соответствует концепции «Интернет вещей». В статье приводится типовая архитектура аппаратной составляющей системы управления умным домом, со-стоящая из трех уровней автоматизации. Рассматривается предложенная автором аппаратная схема системы управления умным домом, интегрированной в облако, состоящая из пяти уровней авто матизации. Подробно описываются все компоненты системы управления умным домом (облачный сервер, домашний сервер, контроллер, устройства управления и конечное оборудование) и способы их взаимодействия между собой. Помимо аппаратной составляю-щей архитектуры системы управления умным домом, рассматривается и программная составляющая. Для взаимодействия устройств управления, облачного и домашнего серверов необходимо применение технологии веб-сервисов. После проведенного анализа выявлено, что предпочтительным вариантом является использование RESTful веб-сервиса: запрос и передача данных осуществляются в формате JSON через HTTP-запросы (GET и POST). В данной работе также приводится алгоритм выполнения функции удаленного управления умным домом.

3. Выбор метрики для системы автоматической классификации электрорадиоизделий по производственным партиям [№2 за 2015 год]
Авторы: Казаковцев Л.А., Ступина А.А., Орлов В.И.
Просмотров: 8236
Комплектация критически важных электронных узлов сложных систем качественной электронной компонентной базой – необходимое условие повышения надежности систем в целом. При этом важно, чтобы однотипные эле-менты схемы имели одинаковые характеристики, что обеспечивается наилучшим образом, если данные элементы изготовлены в рамках одной производственной партии из одной партии сырья. К различным категориям электронных узлов предъявляются разные требования по количеству используемых в них партий изделий. В настоящей работе за-дача выявления производственных партий в поставляемой партии изделий по результатам входных тестовых испытаний рассматривается как задача кластерного анализа. В статье обосновывается выбор прямоугольной метрики в задаче k-средних. В работе приведена необходимая при этом модификация используемой процедуры локального по-иска. Даны примеры результатов работы системы автоматической классификации электронных компонентов по производственным партиям, решающей задачи кластерного анализа на реальных данных с использованием метода k-средних с квадратичной евклидовой мерой расстояния и с прямоугольной метрикой. В качестве тестовых данных были использованы данные тестовых испытаний партий микросхем. Размерность данных – до 2 500 векторов данных, каждый из которых содержит результаты измерений до 230 параметров. Для визуального представления результатов классификации многомерного массива данных использовался метод многомерного масштабирования (MDS – Multidimensional Scaling).

4. Генетический алгоритм автоматизированного проектирования подготовительных переходов ковки [№2 за 2015 год]
Авторы: Канюков С.И., Коновалов А.В.
Просмотров: 9910
Опыт разработки и внедрения САПР технологии ковки различных типов поковок на молотах и прессах показывает, что в перечне задач, которые необходимо решать в процессе автоматизированного проектирования, немало так называемых трудноформализуемых задач. Эти задачи опытный технолог при неавтоматизированном способе проектирования решает достаточно легко, а разработчики САПР вынуждены закладывать в систему приближенные алгоритмы и предлагать пользователям-технологам вносить свои исправления в полученные решения в режиме активно-го диалога. При таком подходе производственный опыт технолога используется системой только в конкретном варианте проектирования и не обобщается на другие варианты. В то же время сформированная БД ранее спроектированных технологических процессов с участием человека или без него в неявном виде отражает производственный опыт технологов и специфику кузнечного производства предприятия. Задача состоит в том, чтобы использовать эту информацию при решении трудноформализуемых задач. Перспективным при этом представляется применение идей и методов теории генетических алгоритмов, позволяющих системе использовать опыт предыдущих решений и развиваться на этой основе в процессе эксплуатации. В статье описан разработанный генетический алгоритм решения задачи проектирования подготовительных пере-ходов ковки валов в САПР технологических процессов ковки на прессах. Данный алгоритм обладает свойствами самоусовершенствования и автоподстройки к реальным условиям производства, что, в свою очередь, позволит изба-вить пользователей САПР от необходимости внесения большого количества корректировок в результаты проектирования. Описанный в статье подход к разработке генетических алгоритмов может быть использован и при решении других трудноформализуемых задач проектирования технологии ковки.

5. Динамические структуры в реляционных базах данных [№2 за 2015 год]
Author: A.A. Poltavtsev
Просмотров: 7522
В разработке приложений для работы с базами данных есть ряд проблем. Основная причина проблем приложений баз данных лежит в неоптимизированных SQL-запросах и хранимых процедурах. Чтобы добиться хорошей производительности, нужно правильно составлять SQL-запросы, создавать (или удалять) дополнительные индексы, в определенных случаях денормализовывать базу данных, перекладывать часть логики на триггеры и хранимые процедуры. Необходимо поддерживать согласованными методы структурирования алгоритмов, методов структурирования использующихся в этих алгоритмах данных и методов структурирования (построения схем хранения) этих данных в базах данных, основанных на реляционной модели. Работа посвящена генерации и манипулированию в РСУБД структурами данных, чьи компоненты в языках программирования связаны явными указателями. Рассмотрена специфическая, относительно простая структура данных – линейный однонаправленный связный список.

6. Информационная система поддержки нечеткой оценки и согласованной оптимизации [№2 за 2015 год]
Авторы: Веселков А.Н., Кузнецов В.Н., Доропей В.Н.
Просмотров: 8766
Управление предприятием рассматривается как последовательный или сетевой процесс принятия решений в расплывчатых условиях. Расплывчатость (нечеткость) является одним из основных источников неточности в процессах согласованной оптимизации. При принятии решений люди в основном оперируют расплывчатыми понятиями и выполняют расплывчатые инструкции. Кроме того, во многих случаях они имеют разные мнения относительно конкретной проблемы и способов ее устранения. Математический аппарат нечетких множеств и подход к принятию решений в расплывчатых условиях позволяют создавать системы поддержки принятия решений на таких «продвинутых» на практике информационных технологиях, как «1С: Предприятие 8.3». Принятие решений осуществляет группа принятия решений. Она состоит из центра или исследователя операции, ответственного за решение для всего предприятия, и агентов, отвечающих за решения для своих подразделений. Центр и агенты являются пользователями локальной сети, поддерживающей группу принятия решений. Если центр решает задачу оптимального решения исходя из интересов системы в целом, то это решение в общем случае не будет оптимальным для элементов. Отстаивая свои интересы, элементы будут искажать информацию, представляемую центру, или не прибегать к помощи информационной системы. Чтобы избежать этого, центр должен назначать эле-ментам выгодные для них решения. Однако сделать это одновременно и для центра, и для агентов далеко не всегда удается, поэтому применяется согласованная оптимизация решений. Метод системного анализа принятия решений по созданию системы электронного документооборота основан на принципе согласованного управления и законах согласованного планирования, включает эвристические процедуры и нечеткую логику.

7. Исследование влияния профилирования памяти средствами библиотеки jemalloc на время выполнения многопоточных приложений [№2 за 2015 год]
Авторы: Иванов Е.Ю., Торопов А.В., Косяков М.С.
Просмотров: 8022
Для проведения экспериментов на основе популярных синтетических тестов реализовано многопоточное приложение, позволяющее варьировать различные параметры, связанные с выделением памяти. Предложен критерий для оценки результатов профилирования памяти. На примере системы алгоритмической торговли Tbricks показано, что синтетические тесты не обладают достаточной степенью адекватности для анализа влияния профилирования памяти на характеристики оперативности реального приложения. Установлено, что неактивное профилирование не влияет на рассматриваемые характеристики, в то время как при активном профилировании наблюдаемые значения зависят от интервала выборки и могут ухудшаться в несколько раз. Проведен анализ исходного кода библиотеки jemalloc, отве-чающего за профилирование памяти, что помогло определить сбор стеков как основную причину накладных расхо-дов при профилировании. Выполнено сравнение рассматриваемых характеристик оперативности при использовании библиотек для сбора стеков libunwind и prof-libgcc: результаты экспериментов, выполненных с использованием би б-лиотеки для сбора стеков libunwind, в среднем на 20 % хуже, чем при использовании библиотеки prof-libgcc. На ос-нове проведенных экспериментов авторами рекомендован интервал выборки, при котором результаты профилирова-ния содержат информацию не менее чем о 90 % всей выделенной памяти. При этом увеличение времени выполнения приложения с высокой степенью параллелизма составляет порядка 5 % по сравнению с отключенным профилированием, что позволяет анализировать выделение памяти в приложениях в процессе их работы в промышленных условиях.

8. Исследование методов прогнозирования загруженности компьютеров и компьютерных систем [№2 за 2015 год]
Авторы: Бражникова Ю.С., Горицкий Ю.А., Кутепов В.П., Панков Н.А.
Просмотров: 7331
Проблема управления процессами и ресурсами в больших компьютерных системах, насчитывающих сегодня десятки и сотни тысяч компонентов, актуальна и практически не решена. Поэтому пользователь вынужден заранее самостоятельно определять необходимое количество компонентов этих систем и так распределять фрагменты параллельной программы на них, чтобы получить ускорение при выполнении программы и в то же время минимизировать объем используемых ресурсов. Однако даже для задач с простой логикой распараллеливания этот способ статического планирования процессов и ресурсов приводит к тому, что среднее использование ресурсов оказывается не более 15–20 %. Статья посвящена исследованию проблемы прогнозирования загруженности компонентов компьютерных систем с целью создания адаптивных методов и алгоритмов динамического управления ресурсами и оптимизации их использования. В ней приведены данные экспериментального исследования прогнозирования загруженности основного ресурса системы – ее процессора, которые основаны на различных методах фильтрации высокочастотного сигнала, каковым является измеряемая загруженность процессов компьютерных систем. Результаты исследования показывают, что медианные фильтры имеют наибольшую точность предсказания загруженности процессоров. На их основе разработаны адаптивные алгоритмы, предназначенные для оптимизации ресурсов, в частности, количества процессоров, в работе больших компьютерных систем: кластеров, систем управле-ния и обработки информации.

9. Метод ограничений верифицируемых моделей [№2 за 2015 год]
Авторы: Кораблин Ю.П., Шипов А.А.
Просмотров: 9998
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. В данной статье предлагается новая методика, представляющая собой отдельный этап процесса верификации систем подобного рода и позволяющая сделать верификацию в целом более эффективной. Поскольку методика – это от-дельный этап верификации для метода Model Checking или метода проверки на моделях и может быть с легкостью автоматизирована, ее внедрение в уже существующую технологию не является сложной задачей. В основе работы метода лежит принцип, согласно которому модели всех систем содержат избыточные вычисли-тельные последовательности, их анализ при проверке конкретных свойств системы необязателен и не оказывает влияния на конечный результат. Исключение данных вычислительных последовательностей из исходной модели пе-ред верификацией заданных свойств и является основной задачей метода. В статье дано подробное описание предлагаемого метода, а также выполнена оценка его эффективности. Теоретический материал подкреплен рядом наглядных примеров работы метода, в частности, примером для распределен-ной программной системы. Авторы полагают, что использование данного метода позволит существенно сократить число анализируемых при верификации вычислительных последовательностей для модели заданной системы и тем самым повысить производительность этого процесса.

10. Моделирование поверхностных возмущений при движении объекта в жидкости [№2 за 2015 год]
Авторы: Барулин А.В., Кулаков И.С.
Просмотров: 6094
Задача расчета возмущений среды, вызываемых движением объекта в ней, может ставиться во многих практических случаях и в разных целях: для оценки свойств корпуса и его обтекания при проектировании объекта, для расчета параметров движения объекта (все чаще таким образом натурный эксперимент заменяется численным моделированием), изучения самих течений, прорывов плотин, при создании технологий обработки жидких материалов, для синтеза 3D-изображения движения объекта во внешней среде. При рассмотрении объектов, движущихся по поверхности воды, встает задача формирования динамической картины возмущений на границе раздела двух сред – воды и воздуха. Когда речь идет о синтезе изображений в реальном времени, приемлемое решение должно быть найдено за ограниченное время. Изложенные в данной статье результаты были получены при поиске методов синтеза реалистичного 3D-видеоотображения динамики движения объекта по поверхности воды. Рассматривается объект, движущийся со сравнительно невысокой скоростью (порядка нескольких метров в секунду) в поверхностном слое жидкой среды с некоторым (любым и в общем случае изменяемым) заглублением. Требуется рассчитать возмущение поверхности жидкости, обусловленное движением объекта.

| 1 | 2 | 3 | Следующая → ►