Выпуск 6 (55), 2017: Труды СПИИРАН

Уже в течение более чем четверти века технология многоагентных систем рассматривается как одна из наиболее перспективных технологий концептуализации и программной реализации сложных распределенных систем. Однако в практике происходит совсем иное: индустрия практически не использует эту технологию, и это несмотря на то, что на практике появляются все новые и новые классы приложений, для которых эта технология представляется чуть ли ни единственно возможной технологией разработки. В статье анализируются недавние прогнозы и реальные достижения в части практического применения многоагентных систем на промышленном уровне. Выявляются проблемы, которые в настоящее время препятствуют широкому промышленному внедрению многоагентных систем и технологий, а также пути их преодоления. Анализируются классы приложений, в реализации которых многоагентные технологии имеют неоспоримые преимущества и оцениваются перспективы развития этих технологий до уровня индустриального применения.

В настоящее время в России отсутствуют системные исследования в области регулирования робототехники как совокупности общественных отношений, предметом которых являются производство, распределение и использование автоматизированных технических систем. В связи с этим необходима разработка дорожной карты, подразумевающей, в том числе и разработку нового предметного законодательства. Регулирование робототехники должно строиться на междисциплинарных началах и включать гражданско-правовую, информационно-правовую и административно-правовую составляющие. При этом законодательство о робототехнике должно развиваться в несколько этапов. Прежде всего, с учетом анализа приоритетов и технологических возможностей, необходима подготовка и принятие государственной концепции развития отечественной робототехники с блоком вопросов, посвященных праву и законодательству. Затем — разработка и принятие основ законодательства в данной сфере, включающих классификацию роботов и сфер их применения, определение прав и обязанностей различных субъектов правоотношений, основания и порядок учета или регистрации моделей роботов и критерии отнесения роботов к источникам повышенной опасности. После разработки закона о робототехнике потребуются «пакетные» изменения в конкретных отраслях, где роботы уже внедряются или их внедрение ожидается. Последним этапом должна стать ведомственная корректировка подзаконных актов. Кроме того, в статье предлагается к рассмотрению текст первого законопроекта, призванного инициировать дискуссию в области правового регулирования робототехники.

В работе предлагается алгоритм синтеза устройства управления непрерывным техническим объектом с неопределенными параметрами, заданными в интервальной форме, доставляющего системе параметрическую робастность. Для обеспечения робастности проектируемой системы использована концепция относительной интер-вальности интервальных математических объектов: скаляр, вектор, численная характе-ристика матрицы, в качестве которой в алгоритме синтеза использован ее след. Задача решается методом медианного модального управления на медианные значения стан-дартных показателей качества системы, дополненного контролем относительной интер-вальности следа матрицы состояния спроектированной системы, представляющего собой аддитивную композицию ее собственных чисел, что гарантирует требуемые значения относительной интервальности интервальных значений стандартных показателей системы. Показано, что, если желаемое медианное поведение проектируемой системы задается с помощью модели, матрица состояния которой имеет кратные собственные числа кратности равной размерности вектора состояния, то относительная интервальность следа матрицы проектируемой системы совпадает с относительной интервальностью кратного числа. При этом появляется возможность изменения относительной интервальности интервального следа матрицы состояния проектируемой системы с помощью механизма изменения его медианной составляющей, реализуемого введением обратной связи по вектору состояния непрерывного технического объекта. Полученные результаты иллюстрируются примером.

В статье описаны основы построения и примеры практической реализации систем (платформ) для создания и предоставления тематических сервисов с использованием данных дистанционного зондирования Земли. Принципиальными особенностями таких систем должны являться, во-первых, возможность интеграции территориально распределенных информационных ресурсов, включающих разнородные наземно-космические данные и расчетно-аналитические модули, во-вторых, максимально полная автоматизация этих процессов, обеспечивающая взаимодействие с неподготовленным (в смысле информационных технологий) пользователем. Показано, что базовым подходом для создания таких систем может являться сервис-ориентированная архитектура. На основе сравнительного анализа существующих и перспективных информационных технологий проведен выбор необходимого состава компонентов информационной платформы для создания и предоставления тематических сервисов (ИПТС). Конструктивность и реализуемость предложенного подхода демонстрируется на примерах практической апробации ИПТС при создании тематических сервисов.

Предлагается алгебраический подход к конструированию системы множественного управления для нелинейных многомерных объектов с хаотическими режимами с целью вывода объекта в аналитически заданное устойчивое состояние. Рассмотрены непрерывные и дискретные объекты управления, представленные системами нелинейных дифференциальных или разностных уравнений, соответственно, часть описания которых не определена. Предлагаемый алгоритм управления реализован на совместном применении методов нелинейного управления на многообразиях, функций Ляпунова и алгебраическом подходе к синтезу корректных алгоритмов. Рассмотрены две прикладные задачи экономической направленности с непрерывной и дискретной моделями описания. Численное моделирование осуществлено на реальных данных малых предприятий. Результаты работы предполагается использовать в системе поддержки принятия экономических решений.

Работа посвящена вопросу повышения качества аномальных гравитационных полей путем снижения уровня содержащихся в них высокочастотных помех. Приведен краткий обзор существующих подходов и методов подавления высокочастотных помех в полях гравитационных аномалий. Предложен метод фильтрации полей гравитационных аномалий, основанный на преобразовании, выполняемом в области моментов Чебышева. Приведены эмпирически установленные значения коэффициентов предложенного фильтра, использование которых оказывается целесообразным при неизвестном уровне помех. На примере смоделированной карты аномалий гравитационного поля продемонстрировано, что предложенный фильтр подавления помех сопоставим по скорости и превосходит по качеству результата такие фильтры, как билатеральный фильтр, вейвлет-фильтр, фильтры нелокального усреднения, а также хорошо зарекомендовавший себя в практике предварительной обработки гравитационных полей фильтр Винера.

В статье предложен подход к оценке киберустойчивости компьютерных сетей, основанный на аналитическом моделировании компьютерных атак с применением метода преобразования стохастических сетей. Обосновывается понятие киберу-стойчивости компьютерных сетей. Рассматриваются математические основы такой оценки, позволяющие с помощью аналитических выражений вычислить показатели киберустойчивости. В качестве основного показателя предлагается использовать коэффициент исправного действия по киберустойчивости. Рассматриваемый подход предполагает построение аналитических моделей реализации компьютерных атак. Для построения аналитических моделей кибератак применяется метод преобразования стохастических сетей. Результатом моделирования является функция распределения времени и среднее время реализации кибератаки. Эти оценки используются затем для нахождения показателей киберустойчивости. Приведены экспериментальные результаты аналитического моделирования, которые показали, что предложенный подход обладает достаточно высокой точностью и устойчивостью получаемых решений.

В этой работе развивается методика цифрового маркирования аудиосигналов, ориентированная на передачу данных через воздушный аудиоканал. Внедряемый цифровой маркер занимает весь слышимый частотный диапазон. Цифровой маркер кодирует один бит информации. Решение о значении переданного бита выносится на основании знака центрального значения взаимно-корреляционной функции. Предлагаются две методики построения цифрового маркера. Обе методики специально ориентированы на частотные свойства обычных аудиосигналов. Невысокая вычислительная сложность предлагаемого метода маркирования позволяет использовать его для беспроводного обмена информацией между обычными смартфонами. Методика позволяет выполнять цифровое маркирования как речевых, так и музыкальных аудиосигналов без появления каких-либо заметно слышимых артефактов. Информация внедряется в виде маркера в частотную область аудиосигнала путем амплитудной модуляции его частотных составляющих. Эта работа снабжена результатами имитационного моделирования и натурных экспериментов, подтверждающих применимость методики для скрытой передачи данных через воздушный аудиоканал.

В данной статье предлагается метод автоматического предсказания интонационно выделенных слов, то есть наиболее важной информации в высказывании. Метод опирается на использование лексических, грамматических и синтаксических маркеров интонационного выделения, что делает возможным его применение в системах синтеза речи по тексту, где реализация интонационного выделения может повысить естественность звучания синтезированной речи. В качестве методов классификации независимо друг от друга использовалось несколько различных моделей: наивная байесовская модель, модель максимальной энтропии и условные случайные поля. Сопоставление результатов, полученных в ходе нескольких экспериментов, показало, что использовавшиеся дискриминативные модели демонстрируют сбалансированные и примерно равные значения метрик качества, в то время как генеративная модель потенциально более пригодна для поиска интонационно выделенных слов в речевом сигнале. Результаты, представленные в статье, сравнимы и в некоторых случаях превосходят аналогичные системы, разработанные для других языков.

Исследуется задача нахождения сообществ в графе, представляющем собой фрагмент академического Веба, вершинами которого являются сайты научных организаций, а дугами — гиперссылки. Предлагается новый подход, основанный на методах коалиционной теории игр, применение которого приводит к устойчивому коалиционному разбиению. Для этого определяется функция предпочтения для любой пары вершин в графе, и тогда нахождение стабильного разбиения сводится к нахождению максимума потенциальной функции. Описан реализованный алгоритм поиска стабильного разбиения, даны оценки его сложности. Делается сравнение предлагаемого метода с двумя известными методами нахождения сообществ, в том числе эффективность нового метода показывается на разбиении на сообществафрагмента Веба, состоящего из официальных сайтов Сибирского и Дальневосточного отделений РАН.