Программные продукты и системы

Статьи из выпуска № 2 за 2017 год.

Упорядочить результаты по: Дате публикации | Заголовку статьи | Авторам

1. Effective algorithm for constructing associative rules [№2 за 2017 год]
Author: Billig V.A.
Просмотров: 10363
Конструирование ассоциативных правил является одним из наиболее важных алгоритмов извлечения знаний из БД. Все современные алгоритмы так или иначе связаны с алгоритмом Apriori, предложенным в работах Р. Агравала и его соавторов, опубликованных более чем 20 лет назад и ставших сегодня классикой. Известные эффективные реализации алгоритма связаны со сжатием БД и представлением структуры данных в виде дерева, что позволяет эффективно вычислять поддержку ассоциативных правил и другие их характеристики. Предлагаемый алгоритм ConApriori не использует вышеназванную идею. Транзакции БД рассматриваются как перечисление, заданное шкалой. Это позволяет практически мгновенно вычислять базисную для алгоритма операцию, определяющую, является ли некоторое множество подмножеством другого множества. Вычисления сводятся к нескольким логическим командам компьютера. Перечисление позволяет также рассматривать транзакцию во внутреннем представлении как одно или несколько чисел, сохраняя в то же время смысл элементов транзакции в их внешнем представлении. Другая идея, используемая в алгоритме, позволяет конструировать большинство достоверных правил на основе ранее построенных достоверных правил. В статье дается обоснование корректности алгоритма и приводится оценка его сложности. Анализируется эф-фективность алгоритма в сравнении с другими известными реализациями. Рассматривается также возможность распараллеливания алгоритма.

2. Автоматизированная система обработки данных в unix-подобных системах [№2 за 2017 год]
Авторы: Пальчевский Е.В., Халиков А.Р.
Просмотров: 9540
Данная статья посвящена распределенно-модульной обработке информации в автоматизированном режиме. Эта разработка позволяет принимать входящие и исходящие данные на физический сервер в объеме до 2,2 GB/s, при этом распределяя потоковую информацию (весь входящий сетевой трафик на сервер) по физическим и логическим ядрам. Показана нагрузочная зависимость физических ресурсов от входящей информации. Обоснована целесообразность применения разработанного аппаратно-программного комплекса SDP (Speed data processing), а также представлены структура и принципиальная схема работы. На первом этапе создания комплекса осуществляется разработка алгоритма, на втором – его техническая реализация. Приведен фрагмент исходного кода, отвечающего за уведомления на e-mail как о нагрузке на центральный процессор, так и об основных запускаемых процессах. Описан основной функционал со следующими данными: название функции, цель функции, теоретическая нагрузка, лимит передачи данных (в MB/s) и результат выполнения. На третьем этапе проводится тестирование комплекса SDP, представлены среднесуточные результаты за десять дней. Созданный аппаратно-программный комплекс позволяет эффективно обрабатывать входящую и исходящую информацию в автоматическом режиме для увеличения пропускной способности при приеме и отправке данных в СУБД MySQL, в том числе при DoS- и DDoS-атаках. Одной из частей комплекса является web-модуль для управления как с персонального компьютера, так и с мобильного телефона. В мониторинговой части web-модуля реализована возможность уведомления SMS-сообщениями о состоянии загруженности физического сервера. Разработанный аппаратно-программный комплекс показал высокую стабильность при обработке больших объемов данных с минимальной нагрузкой на ЭВМ.

3. Исследование защищенности систем электронных платежей [№2 за 2017 год]
Авторы: Маркина Т.А., Хрупов В.А.
Просмотров: 5014
В данной работе исследуется защищенность систем электронных платежей. Актуальность исследования обу-словлена постоянным ростом количества преступлений в сфере электронных платежей, что подтверждается официальной статистикой. Пользователям систем электронных платежей необходимо иметь представление о защищенности этих систем, следовательно, и о защищенности своих денежных средств, хранящихся в них. В процессе работы рассматривались разнообразные системы электронных платежей, проанализированы способы и методы, обеспечивающие безопасность систем, выявлены недостатки и достоинства способов и методов их защиты, определены критерии и подкритерии оценки защищенности, а для каждого из подкритериев определено значение показателя безопасности в процентах. На основании значений показателей была произведена оценка защищенности систем электронных платежей, что позволяет сделать выводы о степени защищенности каждой из них. Исследование позволяет дать оценку защищенности наиболее популярных систем электронных платежей на территории Российской Федерации и стран СНГ.

4. Метод формирования множеств альтернативных вариантов построения подсистем, входящих в состав системы защиты от компьютерных атак [№2 за 2017 год]
Авторы: Дроботун Е.Б., Угловский Е.П., Замалтдинов И.Ш.
Просмотров: 7431
Построение рациональной системы защиты от компьютерных атак для информационно-вычислительной или автоматизированной системы предполагает формирование множества конфигураций системы защиты, состоящей, в свою очередь, из множества отдельных программных и программно-аппаратных компонентов, и дальнейший выбор из сформированного множества рационального варианта построения системы защиты от компьютерных атак по определенным критериям. При формировании данного множества, помимо соответствия системы защиты необходимым функциональным требованиям, следует учитывать как параметры самой защищаемой системы (ее структуру и многоуровневость построения), так и программную и аппаратную совместимость компонентов между собой, а также совместимость компонентов с программно-аппаратной платформой, на базе которой построена защищаемая система. В статье представлен один из подходов к формированию множества возможных вариантов построения системы защиты от компьютерных атак с учетом ее декомпозиции на три подсистемы: подсистему обнаружения компьютерных атак, подсистему противодействия компьютерным атакам и подсистему устранения последствий применения компьютерных атак.

5. О программе моделирования узловых цен на электроэнергию [№2 за 2017 год]
Автор: Халилов Э.Д.
Просмотров: 9956
В условиях реформ системы электроснабжения разных стран, в том числе Азербайджана, появилась возможность использования возобновляемых источников электроэнергии в электрической сети. Актуальными стали исследования, основанные на прослеживании потоков мощности. Появились исследования прослеживания мощности «зеленых» генераторов и мощности искажений источников гармоник. Торговля электроэнергией на оптовом рынке осуществляется с использованием таких механизмов, как рынок на сутки вперед, балансирующий рынок, рынок регулируемых договоров, свободные договора купли-продажи электроэнергии. Различная стоимость электроэнергии у разных поставщиков обусловила актуальность задачи определения узловых цен. Узловые цены определяют стоимость единицы электроэнергии, покупаемой в узле, и включают в себя маргинальную цену балансирующего узла, потери в линии электропередачи, цену ограничений линии электропередачи. Для расчета этих составляющих требуется соответствующее ПО. Разработан алгоритм для моделирования узловых цен на рынке электроэнергии. Он реализован в виде программы в среде MATLAB. Работоспособность программы проверена на различных тестовых схемах. Приведены результаты расчетов узловых цен на примере семиузловой тестовой схемы электрической сети.

6. Обобщенно-периодические движения динамических и неавтономных периодических систем [№2 за 2017 год]
Авторы: Афанасьев А.П., Дзюба С.М., Емельянова И.И.
Просмотров: 4266
Настоящий обзор посвящен истории изучения ситуации общего положения движений динамических и неавто-номных периодических систем, поскольку, как оказалось, полное и подробное описание ситуации общего положения позволяет решить проблему построения обобщенно-периодических движений динамических и неавтономных периодических систем. Необходимость численного изучения указанных систем объясняется тем, что подавляющее большинство моделей реальных технических, биологических, экономических и др. процессов описываются именно такими системами. В автономном случае обобщенно-периодическое движение эквивалентно классическому рекуррентному движению, введенному и изученному еще Дж. Биркгофом. С понятием рекуррентного движения прямо связано понятие минимального множества. Именно эти два понятия и определяют ситуацию общего положения классических динамических систем. Особое значение построение и исследование рекуррентных движений и минимальных множеств приобрели в связи с потребностями хаотической динамики и гиперболической теории. Однако еще до недавнего времени отсутствовали общие методы построения рекуррентных движений и минимальных множеств: все сводилось к построению аттракторов отдельных систем дифференциальных уравнений с полилинейной правой частью. Открытие же понятия обобщенно-периодического движения привело к созданию общего метода построения и исследования всех минимальных множеств, содержащихся в предельных множествах динамических систем. Более того, понятие обобщенно-периодического движения позволило перенести все основные понятия классической теории динамических систем на неав- тономные периодические системы и описать ситуацию общего положения в таких системах с единых позиций. Со- ответственно, появилась возможность прямого переноса метода построения рекуррентных движений на построение обобщенно-периодических движений неавтономных периодических систем, что позволило выполнять численное построение таких движений с единых позиций.

7. Однородная распределительная задача на основе моделей адаптивного поведения муравьиной колонии [№2 за 2017 год]
Авторы: Лебедев Б.К., Лебедев О.Б., Лебедева Е.М.
Просмотров: 9071
В данной работе предлагается решение однородной распределительной задачи. Приводится постановка этой задачи, рассматриваются основные группы алгоритмов ее решения – приближенные и точные, а также их достоинства и недостатки. Описана предлагаемая новая парадигма кoмбинатopной oптимизации, базирующаяся на моделировании адаптивного поведения муравьиной колонии. Решением однородной распределительной задачи является ее графическое представление в виде двудольного графа. Для решения данных задач были предложены новые механизмы. Основу метаэвристики алгоритма на основе муравьиной колонии составляет комбинация двух техник. Базовая техника состоит в поиске наилучшего решения с использованием механизмов адаптивного поведения муравьиной колонии. Муравей строит какое-то конкретное решение, при этом используется встроенная процедура, в основе которой лежит конструктивный алгоритм. Построенный на графе поиска решений двудольный граф – основное отличие предлагаемого муравьиного алгоритма от существующей канонической парадигмы. При нахождении оптимальных решений оптимизационных задач, которые допускают представление решений в виде двудольных графов, данный подход будет достаточно эффективным. Проведенные исследования показали, что муравьиный алгоритм позволяет получать более качественные решения, чем известные алгоритмы. Сравнив результаты, можно сказать, что они улучшились на 3–4 %.

8. Оценка эффективности методов решения задач обеспечения устойчивости функционирования распределенных информационных систем [№2 за 2017 год]
Автор: Есиков Д.О.
Просмотров: 10221
Для принятия обоснованных решений в части организации процессов хранения и обработки данных для обеспечения устойчивости функционирования распределенных информационных систем предложено применять комплекс разработанных математических моделей оптимизации распределения элементов ПО функциональных задач по узлам сети, распределения информационных ресурсов по центрам хранения и обработки данных, состава технических средств системы хранения и обработки данных, распределения резерва информационных ресурсов по центрам хранения и обработки данных. Показано, что данные задачи относятся к классу задач дискретной оптимизации с булевыми переменными. Для решения формализованных задач предложено и экспериментально проверено применение метода ветвей и границ и генетических алгоритмов. Для повышения эффективности этого метода рекомендован алгоритм предварительного определения порядка ветвления переменных путем однократного решения приближенным методом задачи, двойственной по отношению к исходной. Проведена экспериментальная проверка эффективности метода ветвей и границ для решения задач обеспечения устойчивости функционирования распределенных информационных систем, в том числе с использованием алгоритма предварительного определения порядка ветвления переменных. Дана оценка влияния исходных данных на общую производительность метода ветвей и границ. Определены наиболее эффективные для решения разработанных задач стратегии ветвления переменных. Предложены варианты основных операторов, а также схемы начальной инициализации исходной популяции генетического алгоритма для решения задач обеспечения устойчивости функционирования распределенных информационных систем. Для повышения качества получаемого генетическим алгоритмом решения обосновано использование адаптивной схемы репродукции особей и островной схемы организации вычислений. Экспериментально проверена эффективность предложенных генетического и островного генетического алгоритмов и определены параметры генетических алгоритмов, обеспечивающие максимальное качество получаемого решения. Подтверждена возможность управления точностью получаемого решения за счет изменения параметров алгоритма при введении ограничений на время решения. Дана сравнительная оценка метода ветвей и границ и островного генетического алгоритма при решении формализованных задач, определены области их эффективного применения.

9. Параллельные вычисления при реализации web-инструментария распознавания образов на основе методов прецедентов [№2 за 2017 год]
Авторы: Фомин В.В., Александров И.В.
Просмотров: 10619
Предлагается программное решение, направленное на улучшение качества распознавания образов и повышение эффективности инструментария машинного обучения посредством реализации grid-технологий. Формулируются стратегические направления разработки инструментария распознавания образов в виде программной системы, основанной на принципах распределенных систем, распараллеливания и адаптивной настройки вычислительных ресурсов. Рассматривается структура организации web-инструментария распознавания образов с использованием концепции библиотеки алгоритмов. Даются алгоритмические решения распараллеливания алгоритмов обучения и распознавания на базе классических методов интеллектуального анализа данных, которые хорошо зарекомендовали себя на практике. К таким алгоритмам относятся методы прецедентов или методы, основанные на метриках близости. Они обладают большим потенциалом к распараллеливанию вычислительных процессов и разработке параллельных алгоритмов их реализации. Поиски путей повышения производительности вычислительной техники, особенно при реализации web-инструментария на основе ресурсоемких вычислительных алгоритмов машинного распознавания и прогнозирования, привели к решению создать grid-систему. Рассматриваемые в статье архитектура и реализация grid-системы предполагают распараллеливание и организацию распределенных вычислений на многомашинной основе с применением интернет-технологий, что позволяет получить практически те же вычислительные мощности, что и на многопроцессорных компьютерных системах, но с гораздо меньшей стоимостью. В статье решается задача повышения эффективности вычислительных ресурсов при возможности реконфигурирования структуры интернет-соединений, в том числе процедуры настройки структуры вычислительной сети, подключаемых каналов связи и выделенных серверов в зависимости от исходных алгоритмов и данных. Представлены зависимости параметров времени выполнения операций от дисциплины обслуживания, адаптирующей систему к запросам пользователей. При этом задачи ранжируются по ресурсоемкости и под них выделяются соответствующие их рангу вычислительные мощности.

10. Постановка задачи формирования направлений развития автоматизированных систем организационного типа и алгоритм ее решения [№2 за 2017 год]
Авторы: Лясковский В.Л., Бреслер И.Б., Алашеев М.А.
Просмотров: 8579
В статье рассматриваются постановка задачи формирования направлений развития автоматизированных систем обработки информации и управления организационного типа и алгоритм ее решения. Необходимость решения данной задачи обусловлена тем, что многие автоматизированные системы создаются и эксплуатируются в течение десятилетий, при этом в процессе эксплуатации меняются требования, предъявляемые к этим системам, поэтому возникает потребность в периодическом формировании решений по приведению состояния автоматизированной системы в соответствие новым требованиям. В качестве основного показателя эффективности формируемых решений принят комплексный показатель, характеризующий степень автоматизации функциональных процессов, реализуемых в системе. В качестве ограничений выступают требования к обязательной автоматизации наиболее важных функциональных процессов и своевременности их выполнения, а также предельно допустимые финансовые и временные ресурсы процесса развития автоматизированной системы. Проведенный анализ алгоритмической сложности решения задачи показывает невозможность ее решения путем рассмотрения всех возможных вариантов из-за экспоненциальной зависимости количества решений от размерности исходных данных. В связи с этим разработан эвристический алгоритм, позволяющий существенно сократить количество рассматриваемых вариантов и получить рациональное решение задачи при относительно небольшой вычислительной сложности. Предложенный алгоритм позволяет обосновать решения по разработке и изготовлению комплексов средств автоматизации для оснащения органов управления из состава автоматизированных систем обработки информации и управления организационного типа, а также продления ресурса действующих в системе средств автоматизации. Предполагается реализовать алгоритм в автоматизированной системе поддержки принятия решений, представляющей собой программный комплекс, функционирующий на ПЭВМ потребительского класса.

| 1 | 2 | 3 | Следующая → ►