В статье исследуется влияние непреднамеренных импульсных помех на прием информации в условиях эпизодической синхронизации кадров физического уровня канала спутниковой связи с потоками импульсов помех. Предложена аналитическая модель влияния непреднамеренных импульсных помех на прием информации в спутниковом канале связи в условиях эпизодической синхронизации кадров физического уровня с потоками импульсных помех. На примере стандарта DVB-S2 показано совместное влияние шума и непреднамеренных импульсных помех на условные вероятности ошибок при приеме синхрогруппы, служебной части заголовка и информационной части кадра. Приведены оценки среднего числа кадров физического уровня на длительности интервала эпизодической синхронизации, числа интервалов эпизодической синхронизации и доли элементарных посылок в кадре, подвергшихся воздействию помехи, в зависимости от скважности импульсной помехи. Показано, что существуют такие соотношения между длительностью импульса помехи и скважностью ее следования, при которых явление эпизодической синхронизации кадров физического уровня с потоком импульсных помех оказывает существенное влияние на функционирование канала спутниковой связи. Получены зависимости вероятности ошибочного приема кадра физического уровня канала спутниковой связи от отношения сигнал/помеха при фиксированном отношении сигнал/шум и от длительности импульса помехи. Установлено, что при высоких отношениях сигнал/помеха и длительности помехи, соотносимой с длительностью служебной части кадра, но значительно меньше длительности кадра, вероятность ошибочного приема кадра может быть выше, чем при более низких отношениях сигнал/помеха за счет ошибок при приеме служебной части кадров.
В интернете «фейковые новости» - это распространенное явление, которое часто беспокоит общество, поскольку содержит заведомо ложную информацию. Проблема активно исследовалась с использованием обучения с учителем для автоматического обнаружения фейковых новостей. Хотя точность растет, она по-прежнему ограничивается идентификацией ложной информации через каналы на социальных платформах. Это исследование направлено на повышение надежности обнаружения фейковых новостей на платформах социальных сетей путем изучения новостей с неизвестных доменов. Особенно трудно обнаружить и предотвратить распространение информации в социальных сетях во Вьетнаме, потому что все имеют равные права на использование интернета для разных целей. Эти люди имеют доступ к нескольким платформам социальных сетей. Любой пользователь может публиковать или распространять новости через онлайн-платформы. Эти платформы не пытаются проверять пользователей, их местоположение или содержимое их новостей. В результате некоторые пользователи пытаются распространять через эти платформы фейковые новости для пропаганды против отдельного лица, общества, организации или политической партии. Мы предложили проанализировать и разработать модель распознавания фейковых новостей с использованием глубокого обучения (называемого AAFNDL). Метод выполнения работы: 1) во-первых, анализируем существующие методы, такие как представление двунаправленного кодировщика от преобразователя (BERT); 2) приступаем к построению модели для оценки; 3) подходим к применению некоторых современных методов к модели, таких как метод глубокого обучения, метод классификатора и т.д., для классификации ложной информации. Эксперименты показывают, что наш метод может улучшить результаты на 8,72% по сравнению с другими методами.
Приводятся сведения о новом подходе к приложению методов теории полумарковских процессов для решения прикладной задачи по оцениванию функциональной устойчивости элементов, входящих в состав информационной инфраструктуры, функционирующей в условиях воздействия множества компьютерных атак. Задача оценивания функциональной устойчивости сводится к задаче поиска функции живучести исследуемого элемента и определению ее экстремальных значений. Обосновывается актуальность исследования. В основе обоснования лежит предположение о том, что количественные методы исследования устойчивости технических систем, которыми оперирует теория надежности, не всегда могут быть применены для оценки живучести. Уточняются понятия «устойчивость» и «компьютерная атака». Формулируются вербальная и формальная постановки задач исследования. Новизна полученных результатов заключается в применении известных методов для решения практически значимой задачи в новой постановке с учетом ограничения на ресурс, выделенный для поддержания живучести исследуемого элемента, при условии принятия произвольных законов распределения случайных времен реализации компьютерных атак и времен восстановления функционала элемента. Приводятся рекомендации по формированию исходных данных, содержание укрупненных этапов моделирования и тестовый пример для демонстрации работоспособности модели. Приводятся результаты тестового моделирования в виде графиков функции живучести. Полученное приложение может быть использовано на практике для построения функции живучести при реализации до трех компьютерных атак, а также как инструмент для оценивания достоверности аналогичных статистических моделей. Ограничение объясняется прогрессивным возрастанием размерности аналитической модели и снижением возможности её содержательной интерпретации.
В работе рассмотрено применение модели машинного обучения для определения оптимальной стратегии пользователя для победы в аукционе на покупку товара/услуги с использованием задачи наилучшего выбора. Применение модели наилучшего выбора позволяет участникам аукциона определить стратегию, которая минимизирует ожидаемую стоимость товара/услуги на основе функции распределения его цен. На практике наиболее часто цены на товар, услугу или ресурс имеют распределение, близкое к нормальному или к смеси нормальных распределений. Возникают задачи определения числа компонент смеси нормальных распределений и определения ее параметров. Одним из распространенных методов для определения числа компонент смеси распределений является BIC критерий. Оценить неизвестные параметры смеси нормальных распределений при фиксированном числе компонент можно с помощью EM-алгоритма, однако временные затраты на оценку параметров данным методом возрастают как при увеличении объёма выборки, так и при увеличении числа рассматриваемых компонент смеси. Разработана классификационная модель машинного обучения на основе сверточной нейронной сети для автоматизации и ускорения процесса определения числа компонент смеси нормальных распределений и оценки ее параметров. Приведены результаты тренировки и тестирования модели машинного обучения. Проведено сравнение применения разработанной модели с другими алгоритмами, не использующими нейронные сети. Результаты показывают, что предложенная модель позволяет эффективно определить наиболее подходящее число компонент для смеси нормальных распределений и уменьшает скорость вычисления параметров распределения при применении EM-алгоритма. Модель машинного обучения может быть применена в различных областях, например, в финансовом анализе или для определения оптимальной стратегии в аукционе на аренду вычислительного ресурса.
Статья посвящена исследованию актуального сценария развития популяционных процессов в современных нестабильных биосистемах методами компьютерного моделирования. Биологические инвазии стали чрезвычайно распространенным явлением из-за изменений климата, целенаправленной деятельности с задачей улучшения продуктивности экосистем и случайного стечения обстоятельств. Динамика ситуаций после вселения чужеродного вида чрезвычайно разнообразна. Далеко не всегда вселенец гладко занимает экологическую нишу, как в логистических моделях. В отдельных случаях реализуется явление вспышки численности вплоть до начала разрушения видом своей новой среды. Развитие ситуации после инвазии зависит от суперпозиции биотических и абиотических факторов. На динамику численности вселенца влияет благоприятность сложившихся условий, возможность реализации репродуктивного потенциала и сопротивление биотического окружения. Противодействие развивается с запаздыванием и проявляется при достижении вселенцем значительной численности. Обоснована и разработана непрерывная модель инвазионного процесса с резким переходом в состояние депрессии численности. Стадия популяционного кризиса завершается с переходом к равновесию, так как оказываемое биотической средой сопротивление в модельном сценарии адаптивно и пороговым образом зависит от численности вида-вселенца. Применение вычислительного феноменологического описания сценария с активным, но запаздывающим противодействием среды практически целесообразно для оценки ситуаций при выработке мер искусственного противодействия нежелательному вселенцу. В модели существует режим сохранения колебаний после выхода из стадии депрессии, если эффективность подавления вселенца оказывается недостаточной.
Современные методы решения задач планирования выполнения пакетов заданий в многостадийных системах характеризуются наличием ограничений на их размерность, невозможностью гарантированного получения лучших результатов в сравнении с фиксированными пакетами при различных значениях входных параметров задачи. В статье автором решена задача оптимизации составов пакетов заданий, выполняющихся в многостадийных системах, с использованием метода ветвей и границ. Проведены исследования различных способов формирования порядков выполнения пакетов заданий в многостадийных системах (эвристических правил упорядочивания пакетов заданий в последовательностях их выполнения на приборах МС). Определен способ упорядочивания пакетов в последовательностях их выполнения (эвристическое правило), обеспечивающий минимизацию общего времени реализации действий с ними на приборах. На основе полученного правила сформулирован способ упорядочивания типов заданий, в соответствии с которым их пакеты рассматриваются в процедуре метода ветвей и границ. Построена математическая модель процесса реализации действий с пакетами на приборах системы, которая обеспечивает вычисление его параметров. Выполнено построение метода формирования всех возможных решений по составам пакетов заданий для заданного их количества. Решения по составам пакетов заданий разных типов интерпретируются в процедуре метода ветвей и границ с целью построения оптимальной их комбинации. Для реализации метода ветвей и границ сформулирована процедура ветвления (разбиения), предполагающая формирование подмножеств решений, включающих пакеты разных составов заданий одного типа. Построены выражения для вычисления нижних и верхних оценок значений критерия оптимизации составов пакетов для сформированных в процедуре ветвления подмножеств. Процедура отсева предполагает исключение подмножеств, нижняя оценка которых не меньше рекорда. Для поиска оптимальных решений применена стратегия поиска в ширину, предусматривающая исследование всех подмножеств решений, включающих различные пакеты заданий одного типа, полученных в результате процедуры разбиения подмножеств заданий, не исключенных из рассмотрения после реализации процедуры отсева. Разработанные алгоритмы реализованы программно, что позволило получить результаты планирования выполнения пакетов заданий в многостадийной системе, являющиеся в среднем на 30 % лучшими, чем для фиксированных пакетов.
На основе отслеживающей многоконтурной системы координат целевого угла в статье был выбран и предложен интерактивный многомодельный алгоритм адаптивного фильтра для улучшения качества фильтра целевых фазовых координат. Алгоритм интерактивной многомодельной оценки способен адаптироваться к динамике цели по мере продвижения процесса оценки к наиболее подходящей модели. Данный алгоритм имеет 3 модели, выбранные для разработки фильтра координат угла прямой видимости: модель постоянной скорости (CV), модель Зингера и модель постоянного ускорения, характеризующие 3 различных уровня маневренности цели. В результате, качество оценки фазовых координат цели улучшается, поскольку процесс оценки имеет перераспределение вероятностей каждой модели в соответствии с фактическим маневрированием цели. Структура фильтров проста, ошибка оценки мала, а задержка обнаружения маневрирования значительно сокращается. Результаты проверяются посредством моделирования, гарантируя, что во всех случаях цель маневрирует с разной интенсивностью и частотой, фильтр координат угла прямой видимости всегда точно определяет угловые координаты цели. Метод синтеза системы координат цели, использованный в статье, может быть расширен и применен к системам сопровождения целей в РЛС управления огнем, размещенных под землей.
В статье изучается возможность использования альтернативного подхода к прогнозированию статистических показателей эпидемии вируса нового типа. Представлен систематический обзор моделей прогнозирования эпидемий новых инфекций в зарубежной и российской научной литературе. Анализируется точность модели SIR при прогнозировании весенней волны эпидемии COVID-19 в России. В качестве альтернативного подхода к моделированию эпидемии предлагается использование вместо традиционной модели SIR новой дискретной стохастической модели распространения эпидемии CIR, основанной на балансе показателей эпидемии в текущий и прошлые моменты времени. Новая модель описывает динамику общего количества заболевших (С), общего количества выздоровевших и умерших (R) и числа активных случаев (I). Параметрами системы являются процентный прирост величины C(t) и характеристика динамического баланса эпидемиологического процесса, впервые введенная в этой статье. Сформулирован принцип динамического баланса эпидемиологического процесса, предполагающий наличие у любого процесса свойства близости значений общего количества заболевших в прошлые периоды и значений общего количества выздоровевших и умерших в текущий момент времени. Для вычисления значений характеристики динамического баланса используется задача целочисленного программирования. Продемонстрировано, что в общем случае динамическая характеристика эпидемиологического процесса не является постоянной величиной. Эпидемиологический процесс, динамическая характеристика которого не является постоянной величиной, называется нестационарным. Для построения среднесрочных прогнозов показателей эпидемиологического процесса на промежутках стационарности эпидемиологического процесса разработан специальный алгоритм. Исследован вопрос об использовании этого алгоритма на промежутках стационарности и нестационарности. Приведены примеры применения модели CIR для построения прогнозов рассматриваемых показателей эпидемии в России в мае-июне 2020 года.
Одной из значимых проблем исследования процессов и явлений в окружающей среде является характерная для технических средств их регистрации пространственно-временная анизотропия. Причиной тому является зачастую крайне неравномерное распределение средств мониторинга по земной поверхности, а также многочисленные выбросы и пропуски в данных, обусловленные как несовершенством используемого оборудования, так и человеческим фактором. Одним из вариантов решения проблемы является применение многоуровневой системы цифровых двойников, базирующихся на соответствующих отраслевых моделях и пополняемой базе архивных данных, что в совокупности с физическими прототипами технических систем обеспечивает высокую плотность покрытия земной поверхности и возможность восстановления соответствующих данных. Вместе с тем нерешенным по-прежнему остается вопрос организации информационного взаимодействия между уровнями системы цифровых двойников, что в значительной степени усугубляется постоянно растущим объемом данных и их неоднородным характером. В работе предлагается организация информационного взаимодействия в системе цифровых двойников на основе формализованного механизма пакетирования пространственно-временной информации, при котором идентификация источников данных выполняется посредством иерархической системы бинарной токенизации. На примере технических систем мониторинга параметров геомагнитного поля и его вариаций рассматриваются особенности практической реализации такого подхода, отличительной особенностью которого является комбинирование традиционной клиент-серверной и инновационной бессерверной архитектур, для реализации высоконагруженного реактивного веб-приложения для работы с анализируемыми данными. Результаты проведенных вычислительных экспериментов подтвердили эффективность предложенных решений, выраженной как в повышении реактивности клиент-ориентированных приложений, так и в увеличении вычислительной скорости формирования и заполнения информационных хранилищ, агрегирующих информацию из распределенных гетерогенных источников.
Утверждается, что первостепенное значение в решении задачи классификации занимают: нахождение условий разбиения генеральной совокупности на классы, определение качества такого расслоения и верификация модели классификатора. Рассмотрена математическая модель нерандомизированного классификатора признаков, полученных без учителя, когда априори не задается число классов, а лишь устанавливается его верхняя граница. Математическая модель приведена в виде постановки минимаксной условной экстремальной задачи и представляет собой задачу поиска матрицы принадлежности объектов к какому-либо классу. В основе разработки классификатора признаков находится синтез двумерной плотности вероятностей в пространстве координат: классы – объекты. С помощью обобщенных функций вероятностная задача поиска минимума Байесовского риска сведена к детерминированной задаче на множестве нерандомизированных классификаторов. Вместе с тем использование специально введенных ограничений фиксирует нерандомизированные правила принятия решений и погружает целочисленную задачу нелинейного программирования в общую непрерывную нелинейную задачу. Для корректного синтеза классификатора необходимы дисперсионная кривая изотропной выборки и характеристики качества классификации в зависимости от суммарной внутриклассовой и межклассовой дисперсии. Задача классификации может быть интерпретирована как частная задача теории катастроф. В условиях ограниченных исходных данных найден минимаксный функционал, отражающий качество классификации при квадратичной функции потерь. Математическая модель представлена в виде задачи целочисленного нелинейного программирования и приведена с помощью полиномиальных ограничений к виду общей задачи нелинейного непрерывного программирования. Найдены необходимые условия расслоения на классы. Эти условия могут быть использованы как достаточные при проверке гипотезы о существовании классов.
Централизованно-зарезервированный доступ к среде в сетях цифровой радиосвязи семейства стандартов IEEE 802.11 является альтернативой случайному множественному доступу к среде типа CSMA/CA и в основном используется при передаче голосовых и видеосообщений в режиме реального времени. Область применения централизованно-зарезервированного доступа к среде определяет интерес к нему со стороны злоумышленников. Однако оценка эффективности централизованно-зарезервированного доступа к среде в условиях потенциально возможных деструктивных воздействий не проводилась, а потому сложно определить вклад этих воздействий в снижение эффективности такого доступа. Представлена аналитическая модель централизованно-зарезервированного доступа к среде, учитывающая не только этап его функционирования, но и этап установления в условиях деструктивных воздействий со стороны злоумышленника. Причем в модели этап установления централизованно-зарезервированного доступа к среде отображает последовательную взаимосвязь такого доступа, синхронизации элементов сетей цифровой радиосвязи и случайного множественного доступа к среде типа CSMA/CA. Установлено, что коллизии в канале передачи данных, вызванные деструктивными воздействиями, способны исключить централизованно-зарезервированный доступ к среде еще на этапе его установления. Модель применима при проектировании сетей цифровой радиосвязи семейства стандартов IEEE 802.11, оптимизации работы таких сетей и обнаружении потенциально возможных деструктивных воздействий со стороны злоумышленника.
Рассмотрены основные способы организации современных спутниковых систем связи и используемые в них способы синхронизации и передачи служебной информации, а также механизм кадровой синхронизации с точки зрения помехоустойчивости. На основании проведенного анализа предложена структурная схема имитационной модели для исследования влияния непреднамеренных помех на каналы современных спутниковых систем связи. Предлагаемая модель воздействия нестационарных помех на канал спутниковой связи учитывает влияние помех на символьную и кадровую синхронизации, механизмы выделения границ кадра, а также действие современных кодов исправления ошибок. Модель позволяет оценить влияние нестационарных помех как на информационную, так и на служебную части кадра современных систем широкополосной спутниковой связи. В качестве показателя помехоустойчивости канала спутниковой связи используется вероятность потери кадра, то есть пропуска кадра ввиду нарушения в системе кадровой синхронизации, неверного выделения границ кадра либо наличия в кадре ошибок, которые не были исправлены корректирующими кодами. С использованием указанной модели проведено исследование влияния нестационарных помех различной длительности на информационную и служебную части кадра, сравнение результатов воздействия нестационарных помех различной длительности с воздействием белого гауссовского шума. Показано, что нестационарные помехи, представляющие собой короткие шумовые импульсы, которые не влияют на информационную часть кадра, из-за исправления кодами коррекции могут снижать качество приема ввиду нарушения работы кадровой синхронизации и искажения служебной информации о сигнально-кодовой конструкции и длине кадра.
Большой интерес представляет централизованная синхронизация элементов сетей цифровой радиосвязи со случайным множественным доступом к среде типа CSMA/CA, от эффективности которой зависит процесс установления сеанса cвязи. При этом оценка эффективности централизованной синхронизации элементов сетей цифровой радиосвязи со случайным множественным доступом к среде типа CSMA/CA не проводилась. Также не проводилась оценка вклада потенциально возможных деструктивных воздействий со стороны злоумышленника в снижение эффективности такой синхронизации. Представлена аналитическая модель централизованной синхронизации элементов сетей цифровой радиосвязи со случайным множественным доступом к среде типа CSMA/CA. При теоретических исследованиях в модели используют вероятность успешной доставки синхронизирующего пакета, а при экспериментальных исследованиях — частоту успешной доставки такого пакета. Модель учитывает потенциально возможные деструктивные воздействия со стороны злоумышленника в аналитических выражениях для известных вероятностных показателей. Приведено экспериментальное исследование централизованной синхронизации элементов сети цифровой радиосвязи со случайным множественным доступом к среде типа CSMA/CA. В качестве такой сети рассмотрена наиболее распространенная сеть цифровой радиосвязи стандарта IEEE 802.11 (Wi-Fi). Результаты экспериментального исследования отличаются от результатов теоретического исследования незначительно, что свидетельствует об адекватности разработанной аналитической модели. Установлено, во-первых, что вероятность успешной доставки синхронизирующего пакета не зависит от количества абонентских терминалов в сетях цифровой радиосвязи; во-вторых, при средней длительности передачи пакета данных таким терминалом меньше 0,85 мс целесообразно использовать не случайный, а зарезервированный множественный доступ к среде, а, в-третьих, централизованная синхронизация устойчива к деструктивным воздействиям. Модель применима при проектировании сетей цифровой радиосвязи со случайным множественным доступом к среде типа CSMA/CA, а также при оптимизации работы таких сетей.
Системы интервального регулирования движения поездов на российских железных дорогах используют электрическую рельсовую цепь в качестве канала передачи информации о показании светофора на локомотив. Кодовые сигналы в таком канале подвержены влиянию помех, что часто приводит к нарушению движения поездов.
Существенного повышения помехоустойчивости можно достичь, если формализовать прием и дешифрацию сигналов электрической цепи в виде задачи классификации изображений. Для построения классификатора кодовых сигналов электрической рельсовой цепи с применением методов машинного обучения требуется обучающая выборка. Предлагается имитационная модель электрического кодового сигнала, позволяющая синтезировать такую выборку.
Имитационная модель структурирована в соответствии с основными этапами формирования и передачи кодового сигнала в рельсовой цепи: генератор кодового сигнала, рельсовая линия, приемное оборудование локомотива.
По результатам анализа осциллограмм и схем генераторов предложен алгоритм генерации кодового сигнала в начале рельсовой цепи. На этом этапе учтены временные характеристики кодовых сигналов, определяемые спецификацией, а также их случайные отклонения, обусловленные различными факторами.
Анализ схем замещения рельсовой линии, по которой передается кодовый сигнал, показал, что она представляет собой фильтр нижних частот. Для имитации влияния рельсовой линии на кодовый сигнал предложено использовать алгоритм цифрового фильтра Баттерворта. Параметры фильтра определены на основе электрических параметров рельсовой линии. Дополнительно на этом этапе учтено влияние случайных внешних помех.
Для имитации приемного оборудования локомотива, которое содержит полосовой фильтр, также предложено использовать алгоритм цифрового фильтра Баттерворта.
Таким образом, предложенная имитационная модель представляет собой совокупность последовательных алгоритмов. Изменяемые в заданных диапазонах параметры модели позволяют синтезировать осциллограммы кодовых сигналов с учетом различных условий работы компонентов электрической рельсовой цепи.
Процесс создания учебного контента требует не только сбора и представления информации. Для того чтобы приобрести знания, учебный контент должен быть разработан таким образом, чтобы соответствовать заранее определенным целям обучения. Цели обучения определяют весь процесс обучения. Таксономия Блума описывает когнитивный процесс с шестью иерархическими уровнями, каждый из которых содержит определенную цель обучения. Он может быть адаптирован к модели, посредством которой преподаватели подготавливают учебные материалы. Однако когда дело доходит до продуктивности обучения, важно учитывать персонализацию представленного контента в соответствии со стилем обучения человека. В этой статье анализируется взаимосвязь между таксономией Блума и циклом обучения Хони и Мамфорда, что позволяет связать структуру учебного материала с личными предпочтениями учащихся. Этот новый способ создания учебных материалов интегрирован в модель, которая используется для автоматической генерации персонализированных учебных материалов. Эффективность модели дополнительно подтверждается экспериментом с реальными участниками. Результаты эксперимента показывают многообещающий потенциал расширения возможностей учащегося. Однако, при эксперименте и других работах над моделью, возникают некоторые проблемы относительно применения модели и последующей работы.
Сегодня вопрос обеспечения безопасности функционирования сетей цифровой радиосвязи в условиях деструктивных воздействий со стороны злоумышленника имеет особое значение. Для предотвращения деструктивных воздействий на физическом уровне OSI применяются методы помехозащиты, а на сетевом и высших уровнях – шифрование. Практика показывает, что наиболее опасные уязвимости для деструктивных воздействий сосредоточены на канальном уровне сетей цифровой радиосвязи в процедурах, отвечающих за случайный множественный доступ абонентов к среде.
И только для процедуры случайного множественного доступа к среде сетей цифровой радиосвязи типа S-ALOHA разработаны математические модели, позволяющие оценивать эффективность её функционирования в условиях потенциально возможных деструктивных воздействий. Даная процедура применяется в сетях цифровой радиосвязи стандартов GSM, TETRA, DMR, LTE. Однако в Wi-Fi и Bluetooth сетях, используемых в настоящее время в каждом доме, применяется процедура случайного множественного доступа к среде типа CSMA/CA. В работе представлена математическая модель процедуры случайного множественного доступа к среде сетей цифровой радиосвязи типа CSMA/CA. Модель учитывает потенциально возможные деструктивные воздействия со стороны злоумышленника путем уточнения аналитических выражений для вероятностных и временных характеристик в известных моделях, а также за счет использования нового показателя – вероятности занятости канала связи. В Wi-Fi и Bluetooth сетях в случае занятости канала связи по причине коллизии или успешной передачи таймер отсрочки передачи каждого абонентского терминала останавливается. В известных моделях данная особенность сетей цифровой радиосвязи со случайным множественным доступом к среде типа CSMA/CA не учитывается, а в настоящей работе учитывается с использованием вероятности занятости канала связи. Установлено, что при потенциально возможных деструктивных воздействиях эффективность существующих алгоритмов реализации случайного множественного доступа к среде типа CSMA/CA стремится к нулю. Результаты работы применимы в области разработки алгоритмов автоматического восстановления работоспособности сетей цифровой радиосвязи на канальном уровне OSI.
В статье предложено наделить интеллектуальную систему способностью к абдуктивному порождению новых знаний, основанному на выводах по аналогии. Обладая указанной способностью, она сможет обучаться на прецедентах, имеющих место в различных проблемных областях, перенося знания о явлениях, наблюдаемых в одной проблемной области, в другую. При этом важным является тот факт, что исходя из решаемой задачи, установление аналогий может осуществляться путем нахождения подобных структур, инвариантных свойств и близких действий, описанных в многомодельной концептуально-онтологической системе знаний. Установление семантического подобия наблюдаемых и формируемых интеллектуальной системой спецификаций базируется на возможности гиромата в общем случае осуществлять переход от аппроксимирующих концептов, принадлежащих одной проблемной области (контексту), через аппроксимируемые (более общие, абстрактные) к аппроксимирующим, но принадлежащим другой проблемной области (контексту).
В статье представлена динамическая модель функционирования системы защиты информации (СЗИ) от несанкционированного доступа (НСД) в автоматизированных информационных системах (АИС), созданная на основе аппарата сетей Петри. Разработана математическая модель оценки динамического показателя эффективности функционирования СЗИ от НСД в АИС на основе использования операционного метода преобразования Лапласа и численного метода решения системы линейных алгебраических уравнений (СЛАУ) методом Гивенса (методом вращения). Представлен алгоритм расчета динамического показателя эффективности СЗИ от НСД в АИС с учетом выбранного метода решения СЛАУ, который в дальнейшем может быть использован при разработке комплекса программ анализа, моделирования и оценки динамического показателя эффективности СЗИ от НСД в АИС. Выбор и разработка показателя эффективности функционирования СЗИ от НСД в АИС в данной статье осуществлялся на основе анализа ГОСТ 28195-89.
В статье представлена формальная модель функционирования процесса в операционной системе, построенная на основе применения субъектно-объектного подхода к разделению основных элементов операционной системы. Особенностью представленной модели является высокоуровневая абстракция описания взаимодействия процесса с ресурсами операционной системы, что позволяет применить полученные на ее основе результаты к широкому классу аналогичных систем. Применение данной модели необходимо для совершения перехода от реального процесса к его формальной модели, позволяющей учитывать значимые свойства поведения процесса как на статическом этапе анализа бинарного исполняемого файла, так и на динамическом этапе контроля за его выполнением. Предложена структура системы безопасного исполнения программного кода, являющаяся расширенной композицией таких подходов к обнаружению вредоносного программного обеспечения, как применение метода формальной верификации «Model checking» и использования автомата безопасности для контроля за выполнением исследуемой программы. Применение данной системы позволит использовать в корпоративных информационно-вычислительных сетях только программное обеспечение, уровень доверия к которому подтверждается формальным математическим доказательством и непрерывным контролем за его функционированием.
Чтобы снизить сложность задач структурного синтеза, его делят на этапы, на каждом из которых исследователем при помощи систем поддержки принятия решений производится синтез и анализ моделей систем по заданным входным требованиям и ограничениям. Структурная оптимизация в данном контексте сводится к поиску экстремума некоторой целевой функции, значением которой управляют заданные конструктивные параметры, зависящие от вида задачи.
Для демонстрации работы имитационной модели рассматривается функциональный синтез структуры информационной системы управления предприятием, при этом функциональными элементами выступают автоматизируемые бизнес-процессы, а структурными — средства автоматизации. Разработан тестовый пример, в котором в качестве функциональных элементов описаны типовые процессы бюджета, маркетинга, закупок и продаж, производства, кадров.
Использование разработанной модели функционального синтеза продемонстрировано на примере задачи выбора программных продуктов при проектировании корпоративных информационных систем. На основании ряда экспериментов определено множество вариантов решения с наибольшим значением функции приспособленности. Установлено, что на значение функции влияет количество избыточных функций, которые содержат выбранные структурные элементы.
В статье впервые предложена нелинейная многосвязная мультиагентная модель накопления знаний в научной школе в результате самоорганизации процесса обмена научной информацией. Выделены три группы агентов (научных сотрудников) как носителей знаний, которые нелинейно взаимодействуют между собой и контролируют свою деятельность по накоплению знаний. При этом рассматриваются два режима процесса обмена научной информацией агентами: свободный (в форме дискуссий) и деловой (в форме выполнения совместного проекта). Предложенные модели носят абстрактно-обобщающий характер, представляют собой систему нелинейных дифференциальных уравнений, описывающих процессы накопления знаний в результате обмена научной информацией с соблюдением сложившихся структурных отношений между агентами научной школы. Данная статья преследует цель раскрытия сущности сложного механизма процесса накопления знаний в научной школе за счет различных форм активного взаимодействия агентов, представляющих собой единство «человек-ЭВМ-база знаний».
Рассматривается задача построения расписаний обработки партий данных различных типов в конвейерной системе при наличии ограничений на время ее функционирования и условии формирования комплектов из результатов обработки. В статье исследуется первый этап решения указанной задачи, связанный с обоснованием многоуровневой модели принятия решений по составам партий данных, составам групп партий, обрабатываемых в течение заданных интервалов времени функционирования системы, расписаний обработки партий данных в группах с учетом условия формирования из результатов обработки комплектов разных типов.
Измерение энергии сигналов побочных электромагнитных излучений является актуальной задачей при рассмотрении вопросов электромагнитной совместимости и защиты информации. При построении видеосистем средств вычислительной техники используются параллельные линии передачи, побочные электромагнитные излучение от которых взаимодействуют. В статье представлены особенности схемотехнической реализации видеосистем и модели излучения учитывающие их. Помимо этого приведена модель информационных сигналов видеоинтерфейсов, учитывающая компенсационные свойства дифференциальных линий.
Для оценки оперативности функционирования бортового комплекса управления космическими аппаратами дистанционного зондирования Земли предлагается применение моделей разомкнутых сетей массового обслуживания. В моделях сетей узлы задаются многоканальными немарковскими системами массового обслуживания. Предложенная модель позволяет учесть затраты на сжатие графических изображений и их передачу при расчете распределения времени пребывания заявки в сетевой модели бортового комплекса управления.
В данной статье излагаются результаты исследований по планированию маршрутов автономных подвижных объектов на априорно сформированной многовариантной модели маршрута (МММ) как множестве альтернативных путей из начальной точки в целевую. Построение МММ основывается на компьютерном методе функционально-воксельного моделирования, сочетающем аналитическую форму описания 3D-сцены с воксельным представлением ее локальных геометрических характеристик. Синтез управления движением и стабилизация траектории движения обеспечиваются представлением объекта управления в форме многорежимной модели и применением к ней метода редукции.
В статье рассматривается подход к обоснованию модернизации сети связи по внедрению новых коммуникационных услуг. Критерием оптимальности доработок сети является экономическая эффективность. Анализируются проблемы внедрения новых коммуникационных услуг. Приводятся структурно-функциональная модель модернизации сети связи и модель принятия решений по выбору оптимальных по заданному критерию доработок каждой системы сети связи. Результаты моделирования иллюстрируются расчетным примером.
В статье представлено описание метода защиты от несанкционированного доступа, основанного на применении процедуры неразличимой обфускации. Обосновано применение неразличимой обфускации для решения задачи защиты от несанкционированного доступа. Предложена математическая модель неразличимой обфускации программного кода, положенная в основу метода защиты от несанкционированного доступа к файлам документальных форматов.
В статье рассматривается сингулярная модель оценивания частоты основного тона речевого сигнала, а также ее программная реализация. Применение модели сингулярного оценивания частоты основного тона позволяет уменьшить вычислительную сложность алгоритмов анализа речевого сигнала путем аппроксимации края сингулярного спектра и обеспечить меньшее количество ошибок оценивания частоты основного тона за счет использования сингулярной модели вокализированного сегмента речи, учитывающей нестационарные параметры основного тона с помощью собственных чисел. Программная реализация модели используется в модуле расчетов комплекса программ речевой реабилитации онкологических больных после резекции гортани.
Ключевые слова: оценивание частоты основного тона речевого сигнала, сингулярный спектральный анализ речи, модель, программная реализация.
Рассмотрены методы бесконтактного определения величин угловых и линейных геометрических параметров в структурах текстильных материалов. Разработаны алгоритм моделирования изображений дифракционных картин с использованием быстрого преобразования Фурье, алгоритм измерения угла кручения нити по цифровой фотографии её структуры, алгоритм измерения перекоса нитей в ткани и алгоритм измерения расстояния между соседними элементами структуры с использованием метода двойного преобразования Фурье.
В настоящей работе рассматривается проблема автоматизированного поиска уязвимостей в исполняемом коде. В работе проводится анализ проблематики, и выделяются недостатки существующих решений, в части отсутствия возможности обнаружения уязвимостей с учётом тех угроз, которые они несут для защищаемой информации, которая обрабатывается в ПО. Для решения этой проблемы предлагается оригинальная модель автоматизированного поиска уязвимостей в трассе программы, её алгоритмическое обеспечение и программная реализация. В рамках модели приводятся формальные критерии отнесения ошибки к уязвимости с учётом распределения защищаемой информации в памяти программы. Для выделения участков памяти с защищаемой информацией в работе используется методика анализа помеченных данных. Кроме того приводится экспериментальная оценка эффективности разработанного программного комплекса, которая показала, что разработанное решение позволяет детектировать на 5 типов уязвимостей больше в ОС Windows и на 4 типа уязвимостей больше в Linux по сравнению с существующими аналогами. Все модули разработанного комплекса были опубликованы как ПО с открытым исходным кодом, могут свободно использоваться в других проектах и доступны для скачивания в Интернете.
В статье рассмотрены модель и особенности реализации программной оболочки распараллеливания вычислений. Приведены результаты сравнительной оценки производительности решения задачи восстановления доступа к данным на различных аппаратных средствах, используя для этих целей, как последовательный алгоритм вычислений, так и реализацию на основе программной оболочки распараллеливания.
Рассматривается модель социально значимых Интернет-ресурсов. Модель предназначена для исследования процессов коммуникативного и когнитивного взаимодействия пользователей современных социально значимых Интернет-ресурсов. Комбинирование результатов, полученных на базе теорий когнитивного соответствия в социальной психологии, исследований восприятия и забывания информации в физиологии, а также основных законов теории информации позволило разработать модель, в равной степени адекватно описывающую информационно-психологическое взаимодействие участников различных видов социальных ресурсов: форумов, социальных сетей, блогов и Интернет СМИ.
В работе рассматривается задача определения актуальной модели киберугроз цифровой обработки данных по аналитике инноваций DARPA. C 2002 года агенство DARPA проводит широкий спектр научных исследований для достижения и сохранения технологического превосходства вооруженных сил США в киберпространстве. В соответствии с этим задача определения актуальной модели киберугроз цифровой обработки данных рассматривается как адаптивная коррекция современных киберугроз по текущим НИОКР DARPA.
Рассмотрены подходы к проведению анализа защищенности информационных систем. Предложена модель процесса анализа защищенности информационных систем на основе теории принятия решений. Рассмотрены существующие методы решения проблемы марковских процессов принятия решений в условиях частично наблюдаемой среды.
Данная работа посвящена разработке структурной метамодели произвольного протокола информационного взаимодействия. Эта метамодель может быть использована для создания формализованных моделей различных протоколов, построения автоматических декодеров, хранения и обмена информацией о протоколах. Ее использование позволяет упростить многие прикладные задачи анализа данных, сравнения различных протоколов, влияния ошибок в канале связи на правильность декодирования и т.д.
В работе рассматривается задача разработки метода контролируемого многомодельного доступа к среде беспроводных сетей передачи данных (БСПД) стандартов IEEE 802.11, 802.16. В качестве решения предлагается продукционно-логическая система управления доступом к среде БСПД по результатам мониторинга, учитывающая влияние используемых методов на сетевую инфраструктуру.
В работе представлена ситуационная концептуальная модель, предназначенная для исследования динамических пространственных объектов, в частности, промышленно-природных комплексов (ППК), которая обеспечивает автоматизацию всех этапов вычислительного эксперимента с возможностью равноправной обработки информации от расчетных модулей, имитирующих составные части ППК, и интегрированных с ней ГИС и экспертной системы. Особенности предложенного подхода состоят в широком применении экспертных знаний, поддержке современных сценарных подходов к моделированию, использовании ГИС-технологии не только для графического представления составных частей объекта и результатов моделирования, но также для постановки задачи и выполнения пространственно-зависимых расчетов.
Статья предлагает метод и комплекс типовых моделей для решения проблемы согласования онтологий, обозначенной в предыдущей публикации автора. Предложенный метод объединяет лексический, структурный и семантический подходы. Представленные типовые модели интеграции знаний и согласования элементов онтологий могут существенно ускорить процессы интеграции знаний и согласования онтологий за счет использования схем, основанных на знании типовых решений.
В данной статье рассматривается вопрос о наиболее удобном и эффективном представлении данных, полученных экспериментальным путём, для хранения их в базах данных. Также приводится обзор широко применяемых методов организации данных с целью выбрать из них наиболее подходящий для рассматриваемой задачи. При этом рассматривается вопрос о целесообразности хранения экспериментальных данных в базах данных.
Реализация медицинских рисков приводит к возникновению нежелательных событий, которые характеризуются нанесением вреда здоровью пациентов, неэффективным использованием человеческих и экономических ресурсов, экономическим ущербом организации здравоохранения. В рамках системного подхода к анализу риска, медицинский риск связан с неопределенностью, которая описывается значительным влиянием человеческого фактора в медицинской системе. Стоит задача оценки медицинских рисков и построения систем поддержки принятия решения на различных этапах работы с пациентом. В статье рассмотрено современное состояние применения аппарата байесовских сетей доверия для оценки медицинского риска и поддержки принятия решений в медицинской диагностике и прогностике, в частности, в контексте риск-менеджмента медицинских организации и оценке страховых рисков.
Рассматривается модель уведомлений для организации взаимодействия множества программных агентов в интеллектуальном пространстве. Модель предназначена для проблемно-ориентированной разработки программных приложений на платформе Smart-M3, используя такие возможности, как операция подписки и онтологическое представление информации. Набор требуемых вариантов взаимодействия описывается на основе онтологии уведомлений, расширяющей исходную онтологию предметной области приложения. Реализация взаимодействия сводится к выполнению каждым агентом подписки на нужные варианты взаимодействия из онтологии уведомлений. Применимость модели показана на примере программной системы SmartScribo, реализующей интеллектуальное пространство для мультиблоггинга. Выполненный экспериментальный анализ показывает приемлемую для таких приложений производительность.
В статье рассматривается математическая модель информационного взаимодействия космического аппарата с поверхностью Земли. В основе построения модели лежит предложенная автором концепция активного подвижного объекта как сложной подвижной системы, предназначенной для информационного, энергетического или вещественного взаимодействия с окружающей физической средой или с другими подобными системами. Показано, что соответствующая модель может быть представлена в виде интегрального оператора Фредгольма, отображающего множество элементов гильбертова пространства управлений (класса допустимых управляющих воздействий) в гильбертово пространство информационных состояний. Исследованы свойства этого оператора и соответствующего множества достижимости в пространстве информационных состояний. Рассмотрен упрощенный вариант предложенной математической модели — для взаимодействия с дискретной средой (изолированными источниками информации).
В статье предлагается порождающая графическая вероятностная модель со скрытыми состояниями на основе нелинейных главных многообразий, заданных в виде сетки узлов, для решения задачи классификации временных последовательностей. В качестве метода аппроксимации обучающих данных сеткой узлов использован алгоритм самоорганизующихся карт Кохонена. Модель представлена в виде фактор-графа с описанием применяемых фактор-функций. Разработан метод обучения и вероятностного вывода на предлагаемой модели. Проведена оценка качества классификации предлагаемой модели в сравнении с существующими моделями (HMM, HCRF) на различных наборах данных из репозитория UCI, в том числе проведена сравнительная оценка при малом количестве обучающих данных.
Для повышения обоснованности принимаемых решений в ходе синтеза сетей обмена данными управления, обеспечивающих минимизацию затрат ресурсов пропускной способности линий передачи гетерогенных телекоммуникационных систем, необходимо учитывать особенности трафика, формируемого источниками управляющей информации. Предлагаемая в статье модель процесса мультиплексирования протокольных блоков данных в канале связи управления учитывает вариативность интенсивности поступления потока служебных сообщений от источников управляющей информации. Использование модифицированной формулы Энгсета позволяет обеспечить более рациональное распределение канального ресурса, необходимого для организации доставки протоколь-ных блоков данных.
Представлена модель регулирования теплового баланса организма северного оленя в зависимости от поведения животного, физиологического состояния и воздействия внешних метеорологических и актинометрических факторов. Приведены соответствующие расчетные формулы и результаты идентификационных экспериментов. Модель может быть использована для исследования теплообмена животных и определения границ благоприятных для их существования зон.
В статье рассматривается задача коррекции планов работы информационной системы наземно-космического мониторинга с учетом текущей информации, приводится обобщенный алгоритм программно-позиционного управления и результаты его работы на численном примере.
Реализация экономических рисков приводит к возникновению нежелательных событий, которые характеризуются возможностью нанесения экономического ущерба предприятию. Стоит задача оценки различных типов экономических рисков, ассоциированных с деятельностью предприятия, и построения систем поддержки принятия решения как на уровне предприятия в целом, так и в различных областях функционирования предприятия. В статье представлено современное состояние применения аппарата байесовских сетей доверия для оценки экономического риска и поддержки принятия решений в условиях неопределенности в контексте риск-менеджмента предприятия. Выделены дисциплины управления операционными рисками и рисками проектов.
Способность приложений анализировать текущие условия эксплуатации, в том числе, текущее состояние пользователя, физического окружения, вычислительных ресурсов, и динамически адаптировать сценарий взаимодействия с пользователем является одним из главных требований при разработке прототипов интеллектуальных пространств. С увеличением решаемых задач и числа обслуживаемых пользователей становится затруднительным держать под контролем множество программных и аппаратных модулей, задействованных в интеллектуальном пространстве, поэтому необходимо математическое обеспечение и программные средства, реализующие контроль совместной работы распределенных модулей. В статье описывается разработанная структура модели управления распределенными модулями интеллектуального зала и используемые многомодальные интерфейсы для обеспечения естественности человеко-машинного взаимодействия.
В данной работе исследуются взаимосвязи между последними эпизодами потребления алкоголя как показателя рискованности поведения и социально- демографическими и психологическими характеристиками респондента. Для этого строится регрессионная модель с интервалом между интервью и последним эпизодом поведения в качестве зависимой переменной. Рассмотрены критерии качества для регрессионных моделей.
В статье рассматривается сравнительный анализ методов исследования входных и выходных данных и внутренних трафиков информационной системы. Предложен подход к обнаружению атак отказа в обслуживании, основывающийся на анализе временных рядов. Приводятся результаты обнаружения атак на основе пороговых значений.
Модели поведения пользователей -- одно из основных направлений исследований в области улучшения интернет-поиска; такие модели обычно основаны на графических вероятностных моделях и обучаются из логов пользовательских действий (click logs). В работе вводится новая модель поведения пользователей -- SCM (session click model, клик-модель сессии). Мы показываем, что новая модель проще для вывода, но в практических приложениях даёт результаты лучше, чем существующие модели.
Методы оценки схожести музыкальных произведений позволяют реализовать полностью автоматическую рекомендательную систему для музыки, ориентированную на содержание (наподобие Pandora, но без ручного труда экспертов-музыковедов). В статье предлагается новый метод оценки схожести гармонии композиций на основе оригинальной графической вероятностной модели. Модель включает в себя информацию об аккорде и ладе для некоторого момента времени звучания композиции; мы вводим скрытую переменную, стиль, от которой зависит вероятность использования определенного аккорда в контексте определенного лада, и предлагаем сравнивать композиции как векторы-параметры распределений для стилей. По аналогии с некоторыми методами извлечения аккордов рассматриваемая модель не включает ни ритмическую информацию, ни зависимости между соседними аккордами. Описывается реализация модели в системе Infer.NET и осуществляется проверка модели на искусственных данных. Результат работы на реальных данных отрицателен, что свидетельствует о том, что простые модели не подходят для задачи оценки схожести.
Предложен многомодельный (полимодельный) подход к описанию и исследованию процессов управления космическими средствами (КСр) в условиях, когда их параметры и структуры изменяются под действием объективных (субъективных), внешних (внутренних) причин. Предлагаемый полимодельный комплекс позволяет при решении задач управления структурной динамикой СУ КСр осуществлять поиск альтернатив не в дискретных, а в конечномерных пространствах, существенно сократить размерность задач структурно-функционального синтеза СУ КСр, решаемых в каждый момент времени, непосредственно формально связать технологию управления космическими аппаратам с результатами их применения по целевому назначению. Конструктивность разработанного подхода иллюстрируется на примере расчета целевых и информационно-технологических возможностей СУ КСр.
Представлены модифицированная математическая модель в классе «хищник жертва» для чумной триады, результаты решения задачи параметрической идентификации и моделирования процессов на популяционном уровне с использованием реальных данных, собранных в ландшафтно-экологическом районе (равнина Акдала) Прибалхашского природного очага чумы (Республика Казахстан).
В работе показана актуальность проблемы оценки защищенности информации от несанкционированного доступа (НСД) в автоматизированных системах (АС). Целью работы является разработка модели количественной оценки защищенности информации от НСД, обеспечивающей повышение эффективности управления защитой информации в организациях. Для решения задачи количественной оценки защищенности информации предложен комплексный показатель — коэффициент защищенности АС. На основе данного показателя проведен сравнительный анализ типовых АС предприятий, приведены рекомендации по повышению их уровня защищенности.
В статье проводится анализ условий передачи сообщений по открытым каналам без ошибок. Предлагается модель формирования неопределенностей легальных пользователей и нарушителя. Оценивается энтропия Шеннона участников информационного обмена. Проводится сравнительный анализ полученных результатов, на основе которых формируются выводы и предложения по проведению дальнейших исследований.
Статья посвящена развернутому описанию информационной модели пользова-теля, находящегося под угрозой социоинженерной атаки, и ряду других моделей, связанных с упомянутой: групп пользователей, контролируемых зон, информационных объектов (документов). Указанные информационные модели входят в состав базы для анализа защищенности персонала информационной системы от социоинженерных атак. Информационная модель пользователя позволяет учитывать имя и фамилию пользователя, его должность в организации, принадлежность пользователя к группам, а также уязвимости пользователя перед социоинженерными атаками. Информационная модель групп пользователей позволяет учитывать название такой группы, ее описание, разрешение тех или иных атомарных действий, которые пользователи могут выполнять с информационными объектами, тип доступа к информационным объектам этой группы, а также информационные объекты, к которым имеет доступ данная группа пользователей. Информационная модель контролируемой зоны позволяет учитывать название контролируемой зоны и ее описание. Информационная модель информационного объекта позволяет учитывать оценки ущерба при потере конфиденциальности, целостности, а также достаточности. Приведен пример со-циоинженерной атаки, развитие которой описано с использованием предложенных информационных моделей. Ключевые слова: информационная модель, пользователь, информационная система, социоинженерная атака, злоумышленник.
Рассматривается структура и содержание модельного закона «Об электронных государственных услугах». Оценивается его актуальность и полезность. Кратко излагается содержание статей закона и его роль в гармонизации национального законодательства и совершенствовании правовой базы государственных электронных услуг государств—участников СНГ.
Работа посвящена проблеме оценки ситуаций и прогнозирования ее развития в приложениях, в которых требуется иметь средства для гибкого изменения сценариев поведения в зависимости от достигнутых состояний системы и текущего состояния внешней среды в реальном времени. Дается обзор и анализируются достоинства и недостатки существующих языков описания процессов и показывается, что традиционные языки спецификации систем, способные представлять, главным образом, реактивное поведение, не обладают необходимыми выразительными возможностями и потом не в состоянии справиться с поставленной задачей. Особенности рассматриваемой задачи спецификации, оценки и прогнозирования ситуаций демонстрируются на задачи управления фрагментом системы заправки стартового ракетного комплекса. В работе предлагается новый язык, который предназначен для описания знаний о сценариях, позволяющий оценивать текущее состояние исполнения сценария, прогноз его развития и выбора варианта продолжения в зависимости от достигнутых состояний и состояния внешней среды. Дается описание основных элементов языка, их графической нотации и описывается его операционная семантика. Возможности разработанного языка демонстрируются на примере описания модели диагностики нештатных ситуаций в процессе функционирования фрагмента системы заправки. Для этого приложения представлены примеры спецификации процесса в терминах разработанного языка сценариев.
В статье описана модель веб-портала с группо-ролевым разграничением прав доступа к ресурсам, хранимым в системе. Приведена диаграмма классов системы разграничения прав доступа. Описаны методы поддержания многоязычности веб-портала, приведены идеи по его дальнейшему развитию. Описываемая модель веб-портала используется в официальном портале Санкт-Петербургского научного центра РАН.
Предложена Общесистемная структурно-функциональная модель процессов управления техническими системами (ТС) с детальным рассмотрением функций, составляющих процессы принятия решения. Модель представлена в виде IDEFO-диаграмм. С использованием этой модели определен функциональный состав модельных представлений ТС, используемых в процессе принятия управленческих решений. Определены правила классификации нештатных ситуаций и выявлены причины их возниконовения. Определены возможности и перспективы прикладного использования такой модели.
Сформулированы общесистемные требования, предъявляемые к моделям функционирования и правилам управления состояниями технических систем (ТС). Выявлены типовые особенности исходных описаний ТС, затрудняющие построение моделей. Предложена структурно-функциональная модель процессов управляемого поведения ТС в виде IDEF0 диаграммы, позволяющая наглядно представить и проанализировать закономерности их причинно-следственных связей с общесистемных позиций. Детализация свойств этой модели позволяет обосновать и разработать общесистемные методы формализации и структуризации фрагментарных вербальных описаний правил управления и функционирования ТС.
Предложена концептуальная модель системы управления знаниями для автоматизации взаимодействия участников производственной сети. Система управления знаниями основана на использовании онтологической модели предметной области, технологий профилирования пользователей, технологии управления компетенциями участников производственной сети и имеет распределённую архитектуру. Профили пользователей позволяют специфицировать и дополнять необходимой информацией запрос пользователя и персонифицировать поток информации и знаний от системы управления знаниями к пользователю. Профили компетенций участников производственной сети позволяют наиболее точно подобрать участника для выполнения требуемой операции или производства/поставки необходимых компонент.
Геоинформационные технологии в настоящее время широко используются во многих сферах человеческой деятельности. При этом требования к автоматизации процесса работы человека с картографической информацией изменяется от узконаправленного применения универсальных ГИС-сред для представления и отображения картографических объектов к необходимости иметь инструмент, автоматизирующий в комплексе бизнес-процессы, выполняемые в заданной предметной области. В статье рассматриваются возможные подходы к построения ГИС ориентированных систем для создания и поддержания геолого-экономических карт.
В статье развивается модель растрового изображения, в которой атрибутом сигнала считается «виртуальная» цифровая память, подобная памяти компьютера. В дополнение к операции модификации вводится операция фиксирования («прошивания») значений запоминающих элементов виртуальной памяти. Перечисляются используемые в модели представления изображения и поясняется их практический смысл.
Представлена модель для определения энергетических трат организма диких северных оленей, связанных с поддержанием термостабильности и активностью животных в зависимости от температуры воздуха, скорости ветра, состояния снежного покрова, солнечной радиации. Приводятся результаты расчетов в широком диапазоне изменения метеофакторов и оценки границ толерантности животных.
В работе рассмотрен сегментный принцип построения автоматизированных систем с многоуровневым доступом, направленный на решение проблемы недекларированных возможностей системо-образующего ПО, прежде всего ОС и СУБД. Главной особенностью предложенного подхода является возможность использования в составе критичных систем несертифицированных компонентов для обработки секретной информации различного уровня доступа при исключении взаимодействия между сегментами либо при использовании в качестве посредников такого взаимодействия специальных компонентов, называемых шлюзами безопасности.
Реальное существование рынка происходит в условиях его сегментирования. Актуальной является задача поиска рациональных стратегий поведения, как поставщиков, так и потребителей на различных сегментах рынка с учетом большого числа факторов. В статье представлена модель типа 2×2×2, включающая двух поставщиков, двух потребителей, взаимодействующих на двух сегментах рынка. Рассмотрена задача поиска рациональной политики поведения поставщиков.
К настоящему времени теория, методы и технология создания и использования различных классов моделей развиты достаточно хорошо. Однако практически не исследована проблема многокритериального оценивания качества моделей, анализа их свойств, обоснованного выбора моделей для решения конкретных прикладных задач. Актуальность данной проблемы в еще большей степени усиливается в том случае, когда исследуемый объект описывается не одной моделью, а полимодельным комплексом, в состав которого могут входить разнотипные и комбинированные модели. Для решения рассматриваемой проблемы требуется разработка соответствующей теории, которую авторы предлагают назвать квалиметрией моделей. В статье проводится анализ возможных путей формирования и развития данной теории.
В статье изложена концепция компьютерной интерпретации прикладных аксиоматических теорий, показаны возможности и ограничения в ее применении при создании наукоемкого программного обеспечения; разработана алгебраическая модель доказательства адекватности теории ее компьютерной интерпретации, сформулированы и доказаны необходимые и достаточные условия такой адекватности.
Цифровые мультимедийные файлы 2D и 3D обладают многочисленными преимуществами, такими как отличное качество, сжатие, редактирование, надежное копирование и т. д. С другой стороны, эти качества мультимедийных файлов являются причиной опасений, в том числе боязни получить доступ к данным во время общения. Стеганография играет важную роль в обеспечении безопасности передаваемых данных. Изменение типа файла покрытия с цифровых мультимедийных файлов на протоколы повышает безопасность системы связи. Протоколы являются неотъемлемой частью системы связи, и эти протоколы также могут использоваться для сокрытия секретных данных, что снижает вероятность их обнаружения. Этот документ призван помочь улучшить существующие методы сетевой стеганографии за счет увеличения пропускной способности и снижения скорости обнаружения путем анализа предыдущей связанной работы. Были изучены, проанализированы и обобщены последние статьи о методах сетевой стеганографии за последний 21 год. Этот обзор может помочь исследователям понять существующие тенденции в методах сетевой стеганографии, чтобы продолжить работу в этой области для улучшения алгоритмов. Статья разделена по уровням модели OSI.
Сложнейшей задачей защищенных телекоммуникационных систем, использующих симметричное шифрование, в связи с необходимостью предварительной и ресурсоемкой организации секретных каналов доставки ключей сетевым корреспондентам, является управление ключами. Альтернативой выступают методы формирования ключей по открытым каналам связи. В теории информации показано, что эти методы реализуются при условии превышения информационной скорости канала корреспондентов над скоростью канала перехвата нарушителя. Актуализируется поиск методов, обеспечивающих получение информационного преимущества корреспондентов. Цель заключается в определении теоретико-информационных условий формирования виртуальных сети и канала перехвата, для которых обеспечивается лучшее у корреспондентов отношение информационных скоростей по сравнению с отношением исходных сети и канала перехвата. В работе предлагается модель передачи информации, включающая модель связности и метод передачи информации для асимптотических длин кодовых слов. Модель включает трех корреспондентов и отличается введением идеального широковещательного канала в дополнение к широковещательному каналу с ошибками. В модели введен источник «зашумляющей» информации, которая передается по каналу с ошибками, поэтому передача кодовых слов с использованием известного метода случайного кодирования производится по каналу без ошибок. Для асимптотических длин кодовых слов все действия корреспондентов по обработке и передаче информации в модели сведены в предлагаемый метод передачи информации. Использование метода корреспондентами в рамках модели передачи позволяет одновременно сформировать для них новый виртуальный широковещательный канал с информационной скоростью, как и в первоначальном канале с ошибками, а для нарушителя новый виртуальный широковещательный канал перехвата со скоростью меньшей информационной скорости первоначального канала перехвата. Теоретико-информационные условия ухудшения канала перехвата доказывается в утверждении. Практическая значимость полученных результатов заключается в возможности использования последних для оценки информационной эффективности открытого сетевого формирования ключей в предложенной модели передачи информации, а также в развитии известных научных достижений открытого ключевого согласования. Предлагаемая модель передачи может быть полезной для проведения исследований систем управления ключами и защиты информации, передаваемой по открытым каналам. Дальнейшие исследования связаны с теоретико-информационной оценкой сетевой ключевой пропускной способности, представляющей собой потенциальную теоретико-информационную скорость формирования сетевого ключа.
В статье разработано вычислительно эффективное алгоритмическое решение задачи оптимальной нелинейной фильтрации оценок информационного воздействия в обобщенной стохастической модели информационного противоборства. Сформированное решение применимо при наличии разнородных правил измерения параметров модели информационного противоборства, на основании которых формируется пара систем стохастических дифференциальных уравнений. Оценка информационного воздействия в модели оптимальной нелинейной фильтрации выполняется по критерию максимального правдоподобия по определяемой эволюции апостериорной условной функции плотности вероятности на заданном интервале наблюдения. Нахождение апостериорной условной функции плотности вероятности в заданный момент времени осуществляется с учетом теоремы сложения вероятностей, как вероятность суммы двух совместных событий, функции плотности которых устанавливаются из численного решения соответствующих робастных уравнений Дункана-Мортенсена-Закаи. Для первого события полагается, что первая система стохастических дифференциальных уравнений является уравнением состояния, а вторая - уравнением наблюдения. Для второго события устанавливается их определение в обратном порядке. Решение робастного уравнения Дункана-Мортенсена-Закаи выполнено в постановке спектрального метода Галёркина при дискретизации интервала наблюдения на подынтервалы и сведении исходного решения к численному рекуррентному исследованию последовательности подзадач по так называемому Yau-Yau’s алгоритму, предполагающему оценку вероятностной меры из решения прямого уравнения Колмогорова при ее последующей коррекции по наблюдению. Для выделения особенностей алгоритмической реализации составленного решения сформирован алгоритм оптимальной нелинейной фильтрации оценок информационного воздействия в обобщенной стохастической модели информационного противоборства при уточнении листинга исполняющей его функции, который представлен псевдокодом. Для выявления предпочтительности составленного алгоритмического решения по оптимальной нелинейной фильтрации оценок информационного воздействия проведена серия вычислительных экспериментов на тестовых выборках большого объема. Результат оценки информационного воздействия, получаемый по предложенному алгоритму, сравнен с определяемым решением: 1) по средневыборочным значением из моделей наблюдения; 2) ансамблевым расширенным фильтром Калмана; 3) алгоритмом фильтрации, предполагающим численное исследование уравнения Дункана-Мортенсена-Закаи. По проведенному апостериорному исследованию выделены количественные показатели, устанавливающие выигрыш составленного алгоритма и границы его применимости.
Повышение плотности записи в современных чипах NAND флеш-памяти, достигаемое как за счет уменьшающегося физического размера ячейки, так и благодаря возрастающему количеству используемых состояний ячейки, сопровождается снижением надежности хранения данных – вероятности ошибки, выносливости (числа циклов перезаписи) и времени хранения. Стандартным решением, позволяющим повысить надежность хранения данных в многоуровневой флеш-памяти, является введение помехоустойчивого кодирования. Эффективность введения помехоустойчивого кодирования в существенной степени определяется адекватностью модели, формализующей основные процессы, связанные с записью и чтением данных. В работе приводится описание основных искажений, сопровождающих процесс записи/считывания в NAND флеш-памяти, и явный вид плотностей распределения результирующего шума. В качестве аппроксимации полученных плотностей распределения результирующего шума рассматривается модель на основе композиции гауссова распределения и распределения Лапласа, достаточно адекватно отражающая плотности распределения результирующего шума при большом числе циклов перезаписи. Для этой модели проводится анализ помехоустойчивости каскадных кодовых конструкций с внешним кодом Рида-Соломона и внутренним многоуровневым кодом, состоящим из двоичных компонентных кодов. Выполненный анализ позволяет получить обменные соотношения между вероятностью ошибки, плотностью записи и числом циклов перезаписи. Полученные обменные соотношения показывают, что предложенные конструкции позволяют за счет очень незначительного снижения плотности записи обеспечить увеличение граничного значения числа циклов перезаписи (определяемого производителем) в 2–2.5 раза при сохранении требуемого значения вероятности ошибки на бит.
Транспортная система является одной из важнейших частей экономики страны. В то же время, рост интенсивности транспортного потока оказывает существенное отрицательное влияние на экономические показатели отрасли. Одним из способов повышения эффективности использования транспортной инфраструктуры является управление транспортными потоками. Решение задачи эффективного управления транспортными потоками в настоящее время часто осуществляется путем применения систем управления сигналами светофоров на регулируемых перекрёстках. В связи с развитием и постепенным внедрением самоорганизующихся автомобильных сетей, позволяющих обмениваться информацией между транспортными средствами и объектами инфраструктуры, а также развитием автономных транспортных средств другим перспективным подходом к решению рассматриваемой задачи является управление траекторией движения беспилотных транспортных средств. Как следствие, становится возможной постановка задачи совместного управления траекториями движения транспортных средств и сигналами светофоров для повышения пропускной способности перекрестков, снижения потребляемого топлива и времени движения. В данной работе представлен метод управления транспортным потоком на перекрестке, заключающийся в совместном управлении сигналами светофоров и траекториями движения подключенных/автономных транспортных средств. Разработанный метод сочетает метод адаптивного управления сигналами светофоров, основанный на детерминированной модели прогнозирования движения транспортных средств, и двухэтапный алгоритм построения траектории движения транспортных средств. Целевая функция оптимизации, используемая для построения оптимальных траекторий, учитывает расход топлива, время движения по дорожной полосе и время ожидания на перекрестке. Экспериментальные исследования разработанного метода проведены в системе микроскопического моделирования движения транспортных средств SUMO с использованием трех сценариев моделирования, включающих синтетические сценарии и сценарий движения в реальной городской среде. Результаты экспериментальных исследований подтверждают эффективность разработанного метода по критериям потребления топлива, времени движения и времени ожидания по сравнению с методом адаптивного управления сигналами светофоров.
В статье рассматривается задача формирования цифровой тени процесса перемещения человека. Проведен анализ предметной области, который показал необходимость формализации процесса создания цифровых теней для имитации движений человека в виртуальном пространстве, тестировании программно-аппаратных комплексов, функционирующих на основе действий человека, а также в различных системах опорно-двигательной реабилитации. Выявлено, что среди существующих подходов к захвату движений человека нельзя выделить универсальный и стабильно работающий при различных условиях внешней среды. Разработан метод формирования цифровой тени на основе комбинирования и синхронизации данных из трех систем захвата движений (трекеры виртуальной реальности, костюм motion capture и камеры с использованием технологий компьютерного зрения). Объединение перечисленных систем позволяет получить комплексную оценку положения и состояния человека независимо от условий внешней среды (электромагнитные помехи, освещенность). Для реализации предложенного метода проведена формализация цифровой тени процесса перемещения человека, включающая описание механизмов сбора и обработки данных от различных систем захвата движений, а также этапы объединения, фильтрации и синхронизации данных. Научная новизна метода заключается в формализации процесса сбора данных о перемещении человека, объединении и синхронизации аппаратного обеспечения используемых систем захвата движений для создания цифровых теней процесса перемещения человека. Полученные теоретические результаты будут использоваться в качестве основы для программной абстракции цифровой тени в информационных системах для решения задач тестирования, имитации человека и моделирования его реакции на внешние раздражители за счет обобщения собранных массивов данных о его перемещении.
В работе рассмотрена задача анализа безопасного сеанса на физическом уровне беспроводной системы связи в условиях многолучевого канала распространения сигнала и наличия канала утечки информации. Для обобщения эффектов распространения была выбрана модель канала Beaulieu-Xie с затенениями. Для описания безопасности процесса передачи информации использовалась такая метрика, как вероятность прерывания безопасного сеанса связи. В рамках исследования было получено аналитическое выражение вероятности прерывания связи. Проведён анализ её поведения в зависимости от характеристик канала и системы связи: среднего значения отношения сигнал-шум в основном канале и канале утечки, эффективного значение показателя потерь на пути распространения сигнала, относительного расстояния между законным приемником и прослушивающим приёмником и пороговой пропускной способности, нормированной на пропускную способность гладкого гауссова канала. Рассмотрены совокупности параметров, которые покрывают важные сценарии функционирования беспроводных систем связи. К ним относятся как глубокие замирания (отвечающие гиперрэлеевскому сценарию), так и малые замирания. Учитываются условия наличия существенной по величине компоненты прямой видимости и значительного количества многопутевых кластеров, затенения доминантной компоненты и многопутевость волн, а также всевозможные промежуточные варианты. Обнаружено, что величина энергетического потенциала, необходимого для гарантированной безопасной связи с заданной скоростью, определяется в первую очередь мощностью многопутевых компонент, а также наличие неснижаемой вероятности прерывания безопасного сеанса связи с ростом для каналов с сильным общим затенением компонент сигнала, что с практической точки зрения важно учитывать при предъявлении требований к величинам отношения сигнал/шум и скорости передачи данных в прямом канале, обеспечивающим желаемую степень безопасности беспроводного сеанса связи.
В статье представлен случайный лес выживаемости на основе модели внимания (Att-RSF). Первая идея, лежащая в основе леса, состоит в том, чтобы адаптировать ядерную регрессию Надарая-Уотсона к случайному лесу выживаемости таким образом, чтобы веса регрессии или ядра можно было рассматривать как обучаемые веса внимания при важном условии, что предсказания случайного леса выживаемости представлены в виде функций времени, например, функции выживания или кумулятивной функции риска. Каждый обучаемый вес, присвоенный дереву и примеру из обучающей или тестовой выборки, определяется двумя факторами: способностью соответствующего дерева предсказывать и особенностью примера, попадающего в лист дерева. Вторая идея Att-RSF состоит в том, чтобы применить модель загрязнения Хьюбера для представления весов внимания как линейной функции обучаемых параметров внимания. C-индекс Харрелла (индекс конкордации) как показатель качества предсказания случайного леса выживаемости используется при формировании функции потерь для обучения весов внимания. Использование C-индекса вместе с моделью загрязнения приводит к стандартной задаче квадратичной оптимизации для вычисления весов, которая имеет целый ряд простых алгоритмов решения. Численные эксперименты с реальными наборами данных, содержащими данные о выживаемости, иллюстрируют предлагаемую модель Att-RSF.
При построении автономных систем реального времени (СРВ) необходимо решать задачу оптимальной многозадачной загрузки ряда параллельно функционирующих цифровых сигнальных процессоров. Одним из резервов достижения необходимого результата выступает реализация выборок из сигналов датчиков информации о величине сигнала наиболее редко во времени. При этом необходимо обеспечивать линейную или ступенчатую аппроксимацию сигнала по выборкам с допустимой погрешностью восстановления. Одной из системных задач этих процессоров является фильтрация сигналов или ограничение спектра до частоты среза. Отличительной особенностью предлагаемого в статье подхода является выполнение условия: если измерение этой частоты затруднено (например, в электромеханических средствах СРВ), то для таких сигналов предложено согласовывать максимальные величины параметров гармонической полуволны: погрешность аппроксимации, скорость и ускорение. Исследование открывает перспективу применения новых подходов по дискретизации времени сигналов в амплитудно-временной области и определение для таких сигналов эквивалентной частоты среза спектра сигнала. В настоящей статье получены зависимости величины единицы системного времени ввода-вывода данных от степени согласования между собой максимальных величин параметров сигнала. Математическая модель экстремального поведения сигнала между двумя соседними выборками задана в виде гармонической полуволны. Исследование распространено также на выпуклые составные гармонические функции, по которым сигнал может отклоняться от результатов линейной или ступенчатой аппроксимации сигнала по этим выборкам. Проведено сравнение моделей по величине относительных интервалов дискретизации времени, зависящих от степени согласования максимальных параметров гармонической полуволны. При сравнении, кроме этих максимальных параметров, учтена связь максимальной скорости сигнала с погрешностью аппроксимации выборок ступеньками и связь максимального ускорения сигнала с максимальной погрешностью линейной аппроксимации. Результаты позволяют определять длительности интервалов равномерной дискретизации времени сигнала по результатам обследования объекта управления, обосновывают существенное увеличение интервала дискретизации времени или аналогичное увеличение числа решаемых задач в единицу системного времени.
Методы одновременной локализации и картографирования (SLAM) являются решением проблемы навигации сервисных роботов. Мы представляем графовую систему SLAM, основанную на скрытых марковских моделях (HMM), где показания датчиков представлены различными символами с использованием ряда методов кластеризации; затем символы объединяются в один для повышения точности с использованием двойных HMM. Универсальность нашей системы позволяет работать с датчиками разных типов или комбинировать датчики, а также реализовать активную или пассивную графовую систему SLAM. В подходе Graph-SLAM, предложенном Karto Robotics International в Cartographer, узлы представляют положение робота, а ребра представляют ограничения между ними. Узлы обычно задаются по непрерывным узлам, за исключением случаев обнаружения замыкания цикла, когда вводятся ограничения на несмежные узлы, что корректирует весь граф. Обнаружение цикливания не является тривиальным; в реализации ROS сопоставление сканирования выполняется с использованием регулировки положения разреженности (SPA). Картограф использует карту занятости, чтобы оценить положение, в котором карта отображается с помощью Gmapping. Робот Toyota HSR (Human Support Robot) использовался для создания набора данных как в реальных, так и в смоделированных условиях соревнований. В нашем представлении SLAM есть оценка одометрии колес в соответствии с начальным положением робота, 2D-лидарное сканирование Hokuyo для наблюдений, а также контроль сигналов и оценка карты окружающего пространства. Мы протестировали нашу систему в задаче о похищенном роботе, обучили начальную модель, затем улучшили ее в онлайн режиме и, наконец, решили задачу SLAM.
Рассматривается задача приведения конечного эффектора (центра схвата) антропоморфного манипулятора подводного аппарата в заданное положение за заданное время с помощью метода конечного состояния. На основе полученной кинематической модели антропоморфного манипулятора, построенной на основе подхода Денавита – Хартенберга (DH-модель), сформулирована динамическая модель, учитывающая динамику приводов сочленений. DH-модель использована в терминальном нелинейном критерии, отображающем близость ориентации и положения эффектора к заданным значениям. Динамическая модель приспособлена для эффективного применения авторского метода конечного состояния (МКС) и представляет собой систему дифференциальных уравнений для углов поворота звеньев манипулятора вокруг продольных и поперечных осей, правые части которой содержат только искомые МКС-управления. Такая модель позволила существенно упростить расчет управлений за счет упразднения численного решения дифференциальных уравнений специального вида, необходимых в случае использования в МКС нелинейных динамических моделей общего вида. Найденные МКС-управления далее использованы в выражениях для управляющих воздействий на электроприводы сочленений, полученных на основе динамических моделей электроприводов. Предполагается, что неизвестные параметры приводов, как функции углов поворота звеньев и других неизвестных факторов, могут быть определены экспериментально. Такая двухэтапная процедура позволила получить управление приводами в форме алгебраических и трансцендентных выражений. Наконец, представлены результаты моделирования процессов приведения конечного эффектора манипулятора в заданные положения на границах рабочей области с помощью разработанного программного обеспечения. Полученная при этом погрешность без учета погрешности измерений составила величины, не превышающие двух сантиметров на максимальном вылете руки длиной 1,2 метра. Работа выполнена в рамках федеральной целевой программы по разработке роботизированного аппарата, предназначенного для подводных исследовательских работ на малых глубинах (до 10 метров).
Рассматривается задача извлечения семантической информации из электронного документа, заданного в формате векторной графики и содержащего графическую модель (схему), построенную с помощью графического редактора. Задача состоит в программном извлечении определенных структурных и параметрических свойств схемы и занесении их в базу данных для последующего использования. На основе проведенного анализа возможностей графических редакторов сделан вывод об актуальности этой задачи для универсальных редакторов, не привязанных к конкретным графическим нотациям и использующих открытые графические форматы документов, что допускает программную обработку. Предлагаемый подход рассматривает графические документы на трёх уровнях абстракции: концептуальном (семантические свойства схемы), логическом (представление семантических свойств на внутреннем уровне документа) и физическом (внутренняя организация графического документа). Решение задачи основано на построении концептуально-логического отображения, то есть отображения концептуальной модели схемы в логическую модель графического документа с учетом его физической модели. В рамках подхода разработан алгоритм построения указанного отображения, представленный в виде объектно-ориентированного псевдокода. Исследование внутренней разметки в открытых графических форматах позволило построить модели идентификации элементов схемы и их соединений между собой, что необходимо для конкретного применения алгоритма. Получены выражения для адресации элементов схемы и доступа к их свойствам. Предложенный подход реализован на основе ситуационно-ориентированной парадигмы, в рамках которой процесс извлечения управляется иерархической ситуационной моделью. Обрабатываемые данные задаются в ситуационной модели в виде виртуальных документов, отображаемых на разнородные внешние источники данных. Для решаемой задачи рассматривается отображение на два варианта форматов векторной графики: на «плоский» файл разметки и на набор таких файлов в электронном архиве. Практическое использование результатов иллюстрируется на примере извлечения семантической информации из графических моделей, разрабатываемых на различных этапах проектирования баз данных.
Современные информационные технологии с высокой эффективностью обеспечивают процессы манипулирования текстами. В первую очередь это хранение, редактирование и форматирование текстов и их составляющих. Добившись значительных успехов в разработке средств бессодержательной компьютерной обработки текстов, исследователи столкнулись с проблемами их содержательной обработки. Поэтому дальнейшие шаги в этом направлении связаны с созданием, в том числе, методов автоматизированного целенаправленного манипулирования текстами с учетом заложенного в них содержания. Проведен анализ работ, посвященных исследованию проблем формального представления текстов и их последующего использования. Несмотря на ряд успешных проектов, задачи по разрешению проблемы соотношений между содержанием текста и его смыслом остаются актуальными. По-видимому, формализация текста общего назначения при сохранении его семантики на данном этапе развития науки не осуществима. Вместе с тем существуют типы текстов, для которых формализация с сохранением существенной части их семантики представляется возможной. Одним из них является регулятивный тип текста, который по существу представляет собой словесно выраженный алгоритм последовательности целенаправленных действий. Его отличают логичность и точность (отсутствие иносказаний), связность и цельность, ясность, понятность (за счет отсутствия эмоциональной окраски и образных средств), доступность (за счет использования специфической терминологии). Иначе говоря, при разработке регулятивных текстов обычно стараются как можно понятнее отображать механизмы описываемых действий. Цель: разработка метода формализации регулятивного текста с сохранением его семантики. Методы: структурная лингвистика, представление объектов в виде онтологии, конструктивные алгоритмы. Использование данного метода демонстрируется на примере описания решения системы алгебраических уравнений. Результаты: метод построения математической модели регулятивного текста. Практическая значимость: применение разработанного метода обеспечивает возможность разработки программных комплексов для построения библиотек отдельных предметных областей, разработки средств оценки регулятивных текстов на предмет их определенности, полноты, связности и других характеристик, а также тренажеров и средств самообучения.
Рассмотрена задача анализа характеристик процесса передачи информации многоэлементными системами связи в условиях многолучевого канала распространения сигнала. Для обобщения эффектов распространения была выбрана модель канала κ–μ с коррелированными затенениями, а в качестве используемой технологии организации многоэлементной системы – SIMO система, использующая дифференциально-взвешенное комбинирование сигнала на приёмной стороне. Для описания характеристик процесса передачи информации использовался подход на основе статистик высшего порядка эргодической пропускной способности. В рамках исследования были получены аналитические выражения для статистик произвольного порядка для рассматриваемой модели канала. Проведён анализ поведения первых четырёх статистик (эргодической пропускной способности, величины надёжности, коэффициентов асимметрии и эксцесса) в зависимости от характеристик канала (количества многопутевых кластеров распространения, доли мощности, приходящейся на доминантные компоненты, степени затенения доминантных компонент и коэффициента корреляции затенений). В рамках исследования были рассмотрены 4 ситуации поведения исследуемой модели канала, существенно различающиеся по своим свойствам. Отмечено, что в отличие от пропускной способности, статистики высшего порядка оказываются существенно более чувствительными к параметрам канала и, как следствие, являются более значимыми индикаторами флуктуации скорости передачи информации в канале связи. Обнаружено наличие ярко выраженного экстремума (минимума) зависимости надёжности эргодической пропускной способности от среднего соотношения сигнал/шум, что с практической точки зрения важно учитывать при предъявлении требований к величине отношения сигнал/шум в канале, обеспечивающей желаемое качество функционирования системы связи.
Представляются анализ и систематизация современных исследований в области обеспечения информационной безопасности киберфизических систем. Рассматриваются проблемные вопросы, связанные с информационной безопасностью подобных систем: «Что атакуют?», «Кто атакует?», «Почему атакуют?», «Как атакуют?» и «Как защититься?». В качестве ответа на первый вопрос даются определение и классификация киберфизических систем по таким атрибутам этих систем, как сложность, связность, критичность и социальный аспект. В качестве ответа на второй и третий вопросы предлагается классификация атакующих по таким атрибутам, как тип доступа, способ доступа, намерения, знания и ресурсы. В качестве ответа на четвертый вопрос рассматривается классификация атакующих действий по таким атрибутам, как субъект и объект, способ воздействия, предпосылки и последствия. В качестве ответа на пятый вопрос предлагается классификация методов и средств защиты по таким атрибутам, как принцип работы, объект защиты и решаемая задача. Научная значимость статьи заключается в систематизации современного состояния исследований в предметной области. Практическая значимость статьи заключается в предоставлении информации о проблемных вопросах безопасности, которые характерны для киберфизических систем, что позволит учитывать их при разработке, администрировании и использовании таких систем.
Разрабатывается контекстно-управляемый подход к интеллектуальной поддержке принятия решений на основе цифровых следов пользователей. Рассматриваются вопросы использования концепции жизни человека в цифровой среде при интеллектуальной поддержке принятия решений. Исследуются цели обращения к цифровым следам человека в различных проблемных областях и выявляются подходы к моделированию жизни человека в цифровой среде. Предлагается подход к интеллектуальной поддержке принятия решений, в котором цифровые следы служат источником информации для выявления предпочтений пользователей и их поведения при принятии решений. Развиваются взгляды на поддержку принятия решений на основе учета следов пользователей в цифровой среде. Результатами исследования являются спецификация требований к интеллектуальной поддержке принятия решений на основе цифровых следов пользователя, принципы, концептуальная и информационная модели такой поддержки.
Событийно-управляемые программные системы в научной литературе относят к классу систем со сложным поведением, называемых реагирующими системами (reactive systems), то есть систем, которые на одно и то же входное воздействие реагируют по-разному в зависимости от своего состояния и предыстории. Такие системы удобно описывать с помощью автоматных моделей с использованием специальных языковых средств – как графических, так и текстовых. Представлена методика автоматизированного построения систем со сложным поведением с использованием разработанного авторами языка CIAO (Cooperative Interaction of Automata Objects), который позволяет на основе неформального описания реагирующей системы формально специфицировать требуемое поведение. Описание реагирующей системы может быть задано словесно на естественном языке или иным способом, принятым в конкретной предметной области. Далее по этой спецификации на языке CIAO специальным преобразователем генерируется программная система взаимодействующих автоматов на языке программирования С++. Сгенерированная программа реализует поведение, гарантированно соответствующее заданной спецификации и исходному неформальному описанию. Для языка CIAO предусмотрена как графическая, так и текстовая нотация. Графическая нотация основана на расширенной нотации диаграмм автомата и диаграмм компонентов унифицированного языка моделирования UML, которые хорошо зарекомендовали себя в описании поведения управляемых событиями систем. Текстовый синтаксис языка CIAO описан контекстно-свободной грамматикой в регулярной форме. Автоматически генерируемый код на языке С++ допускает использование как библиотечных, так и любых внешних функций, написанных вручную. При этом доказательное соответствие формальной спецификации и сгенерированного кода сохраняется при условии соответствия внешних функций своим спецификациям. В качестве примера предложено оригинальное решение задачи Д. Кнута о реагирующей системе управления лифтом. Продемонстрирована действенность предлагаемой методики, поскольку сам автомат-преобразователь, генерирующий код на С++, представлен как реагирующая система, специфицирован на языке CIAO и реализован методом раскрутки. Проведено сравнение предлагаемой методики с другими известными формальными методами описания систем со сложным поведением.
Рассматриваются задачи выработки рекомендаций в сфере бюджетно-налоговой и торговой политики по противодействию экономическим санкциям на уровне как отдельных стран, подвергшихся таким санкциям, так и на уровне экономического союза, включающего такие страны. Исследования проведены на базе разработанной динамической многоотраслевой и многострановой вычислимой модели общего равновесия, которая описывает функционирование экономик девяти регионов планеты, включая пять стран Евразийского Экономического Союза. Исходные данные модели содержат построенные наборы согласованных матриц социальных счетов для исторического и прогнозного периодов на основе данных: базы Global Trade Analysis Project, национальных таблиц затраты-выпуск, международной торговли и данных Международного валютного фонда (включая прогнозные) по основным макроэкономическим показателям регионов. Получены результаты влияния на макроэкономические и отраслевые показатели стран Евразийского Экономического Союза и других регионов гипотетического сценария, предусматривающего введение с 2019 года дополнительных экономических санкций в отношении России со стороны некоторых регионов. Предлагается подход решения задач по противодействию политике санкций на базе теории параметрического регулирования путем постановки и решения ряда задач динамической оптимизации по определению оптимальных значений соответствующих инструментов бюджетно-налоговой и торговой политики на уровне отдельных стран Евразийского Экономического Союза и в целом. Результаты расчетов на базе модели протестированы на возможность их практического применения с помощью трех подходов, включая оценку устойчивости отображений значений экзогенных параметров откалиброванной модели в значения ее эндогенных переменных. Приведенные результаты демонстрируют для каждой страны Евразийского Экономического Союза большую эффективность применения согласованной экономической политики по противодействию санкциям, по сравнению с проведением такой политики отдельно на уровне этой страны.
В последнее время в аэрокосмическом сообществе, включая космические агентства, предприятия и научные центры, резко возрос интерес к небольшим спутникам, таким как CubeSats, из-за их экономичной работы. Также наблюдается проблема обеспечения точности работы спутников с минимальными затратами и энергопотреблением. Для маневренности CubeSat оснащен топливным баком, в котором топливо должно поддерживаться в соответствующем температурном режиме. Одновременно должно быть максимально увеличено производство энергии, чтобы другие компоненты спутника не перегревались. В целях удовлетворения технологическим требованиям предлагается многокритериальная схема оптимального управления с использованием нелинейной динамической тепловой модели системы CubeSat. Схема управления ПИД-регулятора с компенсацией интегрального насыщения используется для оценки минимального теплового потока, необходимого для поддержания заданной эталонной температуры топливного бака, а контроллер на основе линеаризации предназначен для контроля температурного режима. Оптимизация площади солнечного элемента и управления ограничением температуры представляется как проблема управления с прогнозирующими интегрированными нелинейными моделями с использованием формы квазилинейного регулирования параметров уравнений состояния. Для оценки положительных и отрицательных сторон конструкции управления и применимости подхода приведены несколько сценариев моделирования для разных пределов мощности и случаев покрытия солнечных элементов.
Описывается технология построения нейросетевой системы искусственного интеллекта на стыке декларативного программирования и машинного обучения на основе моделирования кортикальных колонок. Используя доступный материал и сравнительно простые явления, эволюционные механизмы создали сложноорганизованные разумные системы. Из этого следует вывод, что искусственный интеллект также должен основываться на простых, но масштабируемых и биоправдоподобных алгоритмах, в которых стохастическая динамика корковых нейронных модулей позволяет быстро и эффективно находить решения сложных проблем. Цель исследования – алгоритмическая формализация на уровне репликативных нейросетевых комплексов. Базовый модуль искусственного интеллекта представлен как специализация и формализация понятия «китайская комната», введенного Джоном Сёрлом. Приведены результаты экспериментов по прогнозированию бинарных последовательностей. Компьютерная симуляця показала высокую эффективность реализации предложенных алгоритмов, при этом вместо использования для каждой задачи тщательно подобранного и адаптированного отдельного метода с частично эквивалентной переформулировкой задач были применены стандартный единый подход и единые параметры алгоритма. Делается вывод, что результаты экспериментов показывают возможность эффективных прикладных решений на базе предложенной технологии. Представленная технология позволяет создать самообучающиеся и планирующие деятельность системы.
Одной из важных задач теорий распознавания образов и защиты информации является задача идентификации абонентских терминалов информационно- телекоммуникационных сетей.
Актуальность данной темы обусловлена необходимостью исследования методов идентификации абонентских терминалов, влияющих на построение систем защиты информации, которая транслируется в информационно-телекоммуникационных сетях.
Основными параметрами, позволяющими уникально идентифицировать абонентские терминалы в сети, являются адресно-коммутационная информация, а также параметры, которые характеризуют программно-аппаратную часть компьютерной системы. На основе этих параметров формируются цифровые отпечатки абонентских терминалов.
Применение пользователями абонентских терминалов анонимных сетей и блокирования методов формирования и сбора параметров цифрового отпечатка не позволяют в ряде случаев достичь требуемой степени достоверности идентификации.
Из-за особенностей формирования цифровых изображений в современных компьютерных системах множество параметров преобразований накладывают свой отпечаток на выходной графический примитив, формируя тем самым цифровой отпечаток абонентского терминала, который зависит от размещения семплов в пикселе, от используемых алгоритмов вычисления степени влияния пикселей, а также от применяемых процедур сглаживания изображений в графической подсистеме.
Предлагается оригинальная модель формирования изображений средствами веб-браузера абонентского терминала, позволяющая повысить степень достоверности идентификации в условиях анонимизации пользователей информационно-телекоммуникационных сетей.
Выявлены особенности формирования цифровых изображений в графических подсистемах современных компьютерных систем. Данные особенности позволяют осуществлять идентификацию в условиях априорной неопределенности относительно режимов и параметров передачи информации.
Традиционные подходы к оцениванию эффективности защиты информации, основанные на сравнении возможностей реализации угроз безопасности информации в условиях отсутствия и применения мер защиты, не позволяют анализировать динамику пресечения мерами защиты процессов реализации угроз. Предложен новый показатель эффективности защиты электронных документов, позволяющий оценивать возможности опережения мерами защиты процесса реализации угроз в системах электронного документооборота и учитывающий вероятностно-временные характеристики динамики применения мер защиты и реализации угроз электронным документам. Разработаны с использованием аппарата сетей Петри — Маркова математические модели и получены аналитические соотношения для расчета предложенного показателя на примере реализации угрозы «туннелирования трафика» (размещение пакетов нарушителя в пакетах доверенного пользователя) и несанкционированного доступа (сетевых атак) к электронным документам, а также угрозы внедрения вредоносной программы путем проведения атаки «неслепой IP-спуфинг» (подмены сетевого адреса). Приведены примеры расчета предложенного показателя и графики его зависимости от вероятности обнаружения сетевых атак системой обнаружения вторжений и от вероятности обнаружения вредоносных программ системой антивирусной защиты. Получены количественные зависимости эффективности защиты электронных документов за счет опережения мерами защиты процессов реализации угроз как от вероятности обнаружения вторжения или вероятности обнаружения вредоносной программы, так и от соотношения времени, затрачиваемого системой защиты на обнаружение попытки реализации угрозы и принятие мер по пресечению процесса ее реализации, и времени реализации угрозы. Модели позволяют не только оценивать эффективность мер защиты электронных документов от угроз уничтожения, копирования, несанкционированных изменений и тому подобное, но и количественно обосновывать требования к времени реакции адаптивных систем защиты на обнаруживаемые действия, направленные на нарушение безопасности электронных документов, а также выявлять слабые места в системах защиты, связанные с динамикой реализации угроз и реакцией на такие угрозы систем защиты электронного документооборота.
Исследования геоакустической эмиссии в сейсмоактивном регионе на Камчатке показывают, что при подготовке землетрясений и последующей релаксации поля локальных напряжений в пункте наблюдений в геоакустических сигналах возникают ярко выраженные импульсные аномалии. Качественному выделению таких аномалий препятствуют сильное искажение и ослабление амплитуды сигнала. Обзор существующих методов анализа акустической эмиссии показывает, что чаще всего исследователи обращаются к анализу энергетических и статистических свойств сигналов, как более доступных для изучения. Отличительными особенностями предлагаемого авторами подхода являются выделение информативных признаков на основе анализа временной и частотно-временной структур геоакустических сигналов и описание многообразных форм распознаваемых импульсов ограниченным набором паттернов. Настоящее исследование открывает перспективу разработки новых методов выявления аномального поведения геоакустических сигналов, в том числе и перед землетрясениями.
В работе описана методика извлечения информации из потоков импульсов геоакустической эмиссии звукового частотного диапазона. Представлена математическая модель геоакустического импульса, отражающая процесс генерации сигнала от множества элементарных источников. Приводится решение задачи выделения информативных признаков в геоакустических сигналах путем описания фрагментов сигнала матрицами отношений амплитуд локальных экстремумов и интервалов между ними. Приводится результат применения разработанного алгоритма для автоматического описания структуры выделяемых импульсов и для образования множества паттернов, характеризующих особенности сигналов геоакустической эмиссии, наблюдаемых на полевых станциях ИКИР ДВО РАН. Представлена методика сокращения размерности множества выделенных импульсов, позволяющая найти близкие по структуре паттерны. Предложено решение проблемы обработки большого потока данных путем унификации описания импульсов и их систематизации. Предлагается метод идентификации модели геоакустического импульса с использованием разреженных аппроксимационных схем. Дано алгоритмическое решение задачи понижения вычислительной сложности метода согласованного преследования, заключающееся во включении в метод алгоритма итерационного уточнения решения на каждом шаге. Результаты проведенных научных работ позволили создать инструмент для исследования динамических свойств сигналов геоакустической эмиссии в интересах разработки детекторов предсказания землетрясений.
Предложен подход для оценки качества стационарных Марковских моделей без поглощающих состояний на основе меры статистической устойчивости: формулируется описание меры и определяются ее свойства. Показано, что оценки статистической устойчивости моделей описывались разными авторами либо как методологический аспект качества модели, либо в рамках других модельных свойств. При решении практических задач имитационного моделирования, например на основе Марковских моделей, возникает выраженная проблема обеспечения размерности требуемых выборок. На основе введенных формулировок предложен конструктивный подход к решению задач оптимизации объема выборки и анализа статистической волатильности Марковской модели к возникающим аномалиям при ограничениях на точность результатов, что обеспечивает требуемую достоверность и исключение нефункциональной избыточности.
Для анализа вида переходов в матрице переходов введена мера ее дивергенции (нормированная и центрированная). Эта мера не обладает полнотой описания и используется в качестве иллюстративной характеристики моделей определенного свойства. Оценка дивергенции матриц переходов может быть полезна при исследовании моделей с высокой чувствительностью обнаружения исследуемых свойств объектов. Сформулированы ключевые этапы подхода, который связан с исследованием квазиоднородных моделей.
На примере моделирования реального технического объекта с отказами, восстановлениями и профилактикой предложены количественные оценки статистической устойчивости и статистической волатильности модели. Показана эффективность предлагаемых подходов при решении задачи анализа статистической устойчивости в задачах квалиметрического анализа квазиоднородной модели сложных систем. На основе предложенного конструктивного подхода получен оперативный инструмент принятия решений по параметрической и функциональной настройке сложных технических объектов на долгосрочную и краткосрочную перспективы.
Оценка защищенности сетей цифровой радиосвязи при деструктивных воздействиях злоумышленника является важной задачей. Однако для случайного множественного доступа к среде типа ALOHA в сетях цифровой радиосвязи такая оценка не проводилась. В работе представлена аналитическая модель случайного множественного доступа к среде типа ALOHA в условиях деструктивных воздействий. В этой модели в качестве результирующего показателя оценки эффективности случайного доступа выступает обобщенный показатель, включающий вероятность успешного голосового соединения, передачи служебной команды, тестового сообщения или мультимедийного файла, степень наполнения и степень переполнения пакетами данных сети цифровой радиосвязи. Новый комплексный показатель — вероятность успешного голосового соединения, передачи служебной команды, тестового сообщения или мультимедийного файла — учитывает известные вероятности успешной доставки пакета данных, создания коллизии и свободного канала, а также новые средние времена передачи последовательности пакетов данных и коллизии, образованной при такой передаче. Новые показатели – степень наполнения и степень переполнения пакетами данных в сети цифровой радиосвязи определяют, насколько близко (далеко) от максимума находится значение комплексного показателя. Модель учитывает потенциально возможные деструктивные воздействия со стороны злоумышленника путем уточнения аналитических выражений для известных вероятностных и новых временных характеристик. Установлено, во-первых, количественная взаимосвязь между вероятностью успешного голосового соединения, передачи служебной команды, тестового сообщения или мультимедийного файла и средней длительностью коллизии в канале передачи данных, а, во-вторых, для гарантированного вывода из строя сети цифровой радиосвязи со случайным множественным доступом к среде типа ALOHA злоумышленник должен постоянно осуществлять деструктивное воздействие. Результаты работы применимы в области проектирования сетей цифровой радиосвязи, функционирующих в условиях деструктивных воздействий, а также при разработке автоматических систем оптимизации работы сетей цифровой радиосвязи и их защиты от таких воздействий.
Представление информации широкой аудитории на цифровых вывесках (digital signage) стало весьма популярным способом как в общедоступных местах (торговые центры, выставки), так и в местах, доступных ограниченным группам людей (кондоминиумы, офисы компаний). Данный способ может использоваться как для рекламы, так и для предоставления информации некоммерческого характера. Хотя таргетированное предоставление информации одному человеку (например, рекламные баннеры на веб-страницах) уже весьма хорошо развито, разработке цифровых вывесок, предоставляющих таргетированную информацию, не уделяется достаточного внимания. Таким образом, в статье представлены результаты исследований в области таргетированного предоставления информации посредством цифровых вывесок. В работе используется метод исследования на основе подхода DSR (design science research). Данный подход мотивируется и инициируется определенной бизнес-проблемой и ориентирован на ее решение путем создания и проверки артефактов из области информационных технологий, таких как прототипы, модели, методы или архитектуры. На его основе было выполнено уточнение проблемы, в частности, с точки зрения отрасли жилищно-коммунального хозяйства, что привело к разработке нового решения с целью поддержки бизнес-процессов участников данной отрасли. Проверка проекта показала, что необходимы дополнительные технологические решения, такие как поддержка возможности идентификации пользователя, поиск общих предпочтений для группы пользователей, обеспечение конфиденциальности интересов и предпочтений отдельных пользователей. Предложены технологии идентификации пользователей и выявления их общих интересов и предпочтений.
Рассматривается задача синтеза систем управления нелинейными объектами с дифференцируемыми нелинейностями. Актуальность этой задачи обусловлена трудностями практического синтеза нелинейных систем управления большинством известных методов. Во многих случаях даже обеспечение этими методами только устойчивости положения равновесия синтезируемой системы представляет большую сложность. Отличительной особенностью рассматриваемого ниже метода синтеза нелинейных систем управления является использование моделей нелинейных объектов, представленных в квазилинейной форме. Эта форма нелинейных дифференциальных уравнений существует, если нелинейности в их правых частях являются дифференцируемыми по всем своим аргументам. Квазилинейная модель объекта управления позволяет свести задачу синтеза к решению алгебраической системы уравнений. Эта алгебраическая система имеет единственное решение в случае, когда объект является управляемым в соответствии с приведенным в статье условием управляемости, которое аналогично условию управляемости критерия Калмана. Процедура синтеза нелинейных систем управления на основе квазилинейных моделей объектов является очень простой. Практически, она близка к известному полиномиальному методу синтеза линейных систем управления. Уравнения нелинейных систем, синтезированных с применением квазилинейных моделей, могут быть всегда представлены в квазилинейной форме.
Основным результатом статьи является доказательство теоремы и следствия из нее об условиях асимптотической устойчивости в целом положения равновесия нелинейных систем управления, синтезированных на основе квазилинейных моделей объектов. При доказательстве теоремы и следствия используются свойства простых матриц и известные теоремы об устойчивости возмущенных систем дифференциальных уравнений. Порядок исследования устойчивости положения равновесия квазилинейных систем управления на основе доказанной теоремы иллюстрируется численными примерами. Компьютерное моделирование синтезированных квазилинейных систем управления свидетельствует о корректности условий доказанной теоремы.
Полученные результаты позволяют более обоснованно применять метод синтеза нелинейных систем на основе квазилинейных моделей при создании различных систем управления объектами энергетической, авиационной, космической, робототехнической и других отраслей промышленности.
Разработан подход для сравнительного анализа коллекций научных журналов на основе анализа графа соавторств и модели текста. Использование временных рядов метрик графа соавторства позволило провести анализ тенденций в развитии коллабораций авторов журнала. Модель текста была построена с помощью методов машинного обучения. При помощи модели текста была произведена классификация контента журналов для выявления степени аутентичности различных журналов и различных выпусков одного журнала. Разработана метрика Коэффициент контентной аутентичности, позволяющая количественно оценивать аутентичность коллекций журналов в сравнении. Сравнительный тематический анализ коллекций журналов выполнен с использованием тематической модели с аддитивной регуляризацией. На основании созданной тематической модели авторами построены тематические профили архивов журналов в едином тематическом базисе. Разработанный подход был применен к архивам двух журналов по тематике Ревматология за период 2000 – 2018 гг. В качестве эталона для сравнения метрик соавторств были взяты публичные наборы данных научной лаборатории SNAP Стендфордского университета. Проведено сравнение коллабораций соавторов журналов по тематике Ревматология с эталонными коллаборациями авторов. Произведено количественное сопоставление больших объемов текстов и метаданных научных статей. В результате проведенного авторами эксперимента с использованием разработанных методик показано, что контентная аутентичность выбранных журналов составляет 89%, соавторства в одном из журналов имеют ярко выраженную центральность, что является отличительной чертой редакционной политики. Наглядность и непротиворечивость полученных результатов подтверждает эффективность предложенного подхода. Разработанный в ходе эксперимента код на языке программирования Python может быть применен для сравнительного анализа других коллекций журналов на русском языке.
Статья посвящена изучению возможностей использования глобальных моделей высот рельефа SRTM (Shuttle radar topographic mission – радиолокационная топографическая миссия шаттла) для оценки обобщенных характеристик лесных насаждений – средних высот и запасов. Известно, что при выполнении радарных съемок растительный покров препятствует корректному определению высоты земной поверхности. Поверхность, фиксируемая датчиками над покрытой лесом территорией (фаза рассеяния), располагается в верхней части древесного полога. Обзор публикаций подтверждает актуальность данного направления исследований в мире. На основе обзора литературы приведены краткие теоретические основы съемки SRTM, рассмотрены факторы, определяющие значения высот и связанные с ними ошибки, указана возможность определения высоты лесного полога на основе моделей высот. В качестве модельной территории выбрана часть Учебно-опытного лесничества Ленинградской области. Исходными материалами для выполнения исследования служили геоинформационные базы данных лесоустройства, данные радарной съемки SRTM и топографические карты. Модельная территория разбита регулярной сетью на ячейки с шагом 1 км. Большая часть территории относится к площади, покрытой лесной растительностью. Моделирование рельефа выполнено на основе оцифрованных топографических карт масштаба 1:25000 путем интерполяции методом TIN. Выполнено визуальное и статистическое сравнение двух моделей высот – модели поверхности (на основе данных радарной съемки SRTM) и модели рельефа (на основе топографических карт). С помощью построения профилей выполнена оценка характера изменений высот моделей рель-ефа и поверхности. Отмечено, что для большей части модельной территории расхождения высот между моделями поверхности и рельефа составляют 15-20 м. Сближение графиков высот отмечается на участках, не покрытых лесной растительностью. Получен набор линейных регрессионных зависимостей между средними высотами фазы рассеяния (независимая переменная) и средними высотами или запасами насаждений (зависимая переменная) в пределах границ лесотаксационных выделов, сгруппированных по преобладающим породам. Выявлено влияние на тесноту связи и значение коэффициента регрессии величины относительной полноты, коэффициента состава, преобладающей древесной породы. Установленные закономерности могут использоваться в целях совершенствования теории и практики инвентаризации лесов, а также для решения иных задач, связанных с оценкой природных ресурсов на региональном и глобальном уровне (национальная инвентаризация лесов, определение запасов углерода, оценка биомассы).
Приводится краткий обзор основных направлений исследований в области управляемых виброзащитных систем. Показано, что виброзащитные системы с непрямым управлением процессами колебаний позволяют с минимальными затратами энергии обеспечить программируемые переключения параметров и структур, при которых диссипативные, восстанавливающие и инерционные силы формируются по принципу активного воздействия. В рамках синтеза непрямого управления получены цепочки новых вспомогательных математических конструкций для нахождения оптимальных синтезирующих функций управления параметрами упругодемпфирующих звеньев, что позволило выделить базовую модель с прерывистым демпфированием и базовую модель с импульсной ловушкой. В результате исследования, на основе метода гармонического баланса, динамических свойств базовой модели с прерывистым демпфированием получены расчетные формулы для определения параметров компенсационного воздействия и расчета коэффициента динамичности. Установлено, что при оптимальной последовательности переключений демпфирования резонансные явления устраняются, а переходные процессы затухают в пределах одного периода кинематического возмущения. Базовая модель с импульсной ловушкой имитирует предельный вариант прерывистого демпфирования и реализует процесс наложения удерживающих связей, последовательность и длительность которых являются новыми переменными, существенно повышающими управляемость. Причем для непрямого импульсного управления характерен определенный минимум энергозатрат не зависящий от достигаемого эффекта виброзащиты. Регламентированное увеличение продолжительности наложения удерживающей связи в области низких частот и уменьшение этой продолжительности в области высоких частот обеспечивает монотонно-убывающую зависимость для коэффициентов динамичности на всем диапазоне частот. Рассмотрен пример решения оптимизационной задачи управления процессом демпфирования для базовой модели системы виброизоляции. Установлено, что прерывистое демпфирование является необходимым признаком оптимальности системы виброизоляции: демпфер включается в работу при смене знака скорости объекта и выключается из работы при смене знака смещения объекта.
В статье рассматривается оптимизация процедуры тоновой аппроксимации полутоновых (например, в палитре серого цвета) изображений. Процедура тоновой аппроксимации подразумевает сокращение в палитре аппроксимированного изображения количества используемых тонов по сравнению с количеством тонов в палитре исходного изображения. Оптимизация этой процедуры заключается в минимизации потери качества передачи графической информации, которая оценивается суммарным или усредненным по изображению отклонением тонов координатно-идентичных пикселей аппроксимированного изображения от тонов исходного. В качестве инструмента оптимизации предлагается гибридный алгоритм, который совмещает эвристический и детерминированный алгоритмы поиска наилучшей по критерию минимизации ошибки аппроксимации структуры аппроксимирующей палитры. Эвристический алгоритм реализован на основе эволюционно-генетической парадигмы. Его задачей является поиск области тоновых структур аппроксимирующей палитры, максимально близких к оптимальной. Цель детерминированного алгоритма направленного перебора — найти ближайший к полученному предыдущим поиском результату экстремум критерия качества аппроксимации. Эвристический алгоритм, как более быстродействующий, нацелен на оперативное сокращение области поиска, а детерминированный, как более затратный, — на нахождение хотя бы локального экстремума (а, возможно, и глобального) по максимально сокращенному предыдущим алгоритмом пути. Совместная работа этих алгоритмов позволяет обеспечить процессу тоновой аппроксимации эффект оптимизации, названный в статье дуальной. Под этим термином подразумевается получение результата, при котором достигается экстремум критерия качества аппроксимации при минимизации времени его достижения. Описываемое в статье исследование посвящено повышению результативности гибридного алгоритма на эвристическом этапе, в качестве которого используется модифицированный эволюционно-генетический алгоритм. Рассматриваются перспективы разработки и оценки эффективности внедрения модели параллельного использования алгоритмов с различными параметрами настройки. Обсуждаются первичные эксперименты, а их результаты сравниваются с известным алгоритмом решения поставленной задачи.
Естественность — один из важнейших аспектов синтезированной речи. Современ-ные параметрические синтезаторы речи требуют обучения на большом количестве аннотированных речевых данных, чтобы иметь возможность передавать просоди-ческие элементы, такие как тоническое ударение и фразовый граничный тон. Наиболее часто используемый инструментарий для просодической аннотации речи в американском английском языке — Индексы Тонов и Просодических швов — ToBI, которые также были адаптированы для использования на других языках. В настоящей статье представлены некоторые недостатки ToBI в синтезе речи на аме-риканском английском языке, которые связаны с отсутствием тегов, специально предназначенных для обозначения различий в уровне просодии (акцента), связан-ной с конкретной частью предложения. В данном исследовании предлагается вве-дение набора тегов, предназначенных для точного моделирования степени просо-дии, а именно определенная составляющая предложения может быть особо под-черкнута, если она является намеченным фокусом высказывания или ее роль пре-уменьшена, как это обычно бывает с фразами, сообщающими о прямой речи или комментариями.
С помощью нескольких аудирований было продемонстрировано, что изучение просодической модели на основе данных имеет определенные преимущества пе-ред подходами, пытающимися использовать существующие теги ToBI для переда-чи степени акцента в синтезированной речи: речь, синтезированная нейронной сетью, обученной на данных с тегами уровня просодии, представляется более естественной, и слушатели могут с большим успехом отыскать просодическую составляющую предложения.
В статье рассматривается вопросы синтеза адаптивных математических моделей применительно к задачам технического диагностирования бортовых радиоэлектронных систем (БРЭС) космических аппаратов (КА). Сформулирована задача синтеза адаптивной модели БРЭС КА в общем виде с использованием преобразования исходной математической структуры в гомологичную структуру меньшей размерности. Представлен подход к синтезу адаптивных моделей на основе использования математического аппарата конечных автоматов. Новизна подхода заключается в том, что гомологичная структура меньшей размерности синтезирована за счет преобразования отношений между элементами множества телеметрируемых (контролируемых) параметров (выходных переменных конечно-автоматной модели). Приведен пример синтеза адаптивной к процессу контроля технического состояния математической модели центрального блока бортовой радиотелеметрической системы. Выполнено оценивание эффективности синтезированной адаптивной модели БРЭС КА по показателю оперативности путем решения задачи «китайского почтальона».
Предлагается метод оценки семантической близости документов на основе латентно-семантического анализа, учета динамики изменения сингулярных значений матрицы терм-документ и автоматического определения диапазона ранговых значений. Оценка семантической близости документов рассматривается применительно к решению задач выявления дублирования и противоречий в базах данных.
Приводится краткий обзор подходов, используемых при оценке семантической близости документов, выявлении дублирования и противоречий в базах данных и хранилищах данных. Приводятся результаты численных примеров оценки семантических зависимостей между термами документов в интересах выявления дублирования и противоречий в базах данных. При этом в качестве результирующей характеристики рассчитывается степень соответствия λ сравниваемых документов.
Приведены сравнительные оценки расчета степени соответствия λ документов с помощью основных методов (косинусной меры близости, векторной модели, коэффициента ранговой корреляции Спирмена, статической меры tf-idf — частота термина — обратная документная частота).
Показано, что использование предложенного метода анализа динамики изменения сингулярных чисел матрицы «терм-документ» с автоматическим выбором диапазона используемых ранговых значений позволяет устранить зависимость метода латентно-семантического анализа от выбора оптимального ранга.
На основе проведенных исследований автоматизированных систем управления промышленных предприятий в работе предложена математическая модель аутентификации персонала с использованием технологии формирования и обработки гетерогенного потока, содержащего с источников видеонаблюдения в трафике видеоданных фотографические идентификационные признаки персонала. Отличительной особенностью модели являются операторы переходов и выходов, направленные на формирование сигнала управления по результатам обработки агрегированного потока видеоданных, выделении кадров-вставок, несущих фотографические идентификационные признаки о персонале, сегментации пространства изображения, необходимого для аутентификации персонала в интегрированной системе контроля и управления доступом, а также применение технологий по восстановлению видеопотока. Разработана методика идентификации кадров-вставок в гетерогенном потоке видеоданных, базирующаяся на оценке суммарной дифференциальной экстремальной яркости кадров-сверток, анализе гистограмм изображений кадров по коэффициентам корреляции и полиномам Чебышевской аппроксимации, отличающаяся использованием динамического порога при идентификации кадров и принятия решения об их классе на основе мажоритарного способа обработки данных. Представлены результаты имитационного моделирования процесса аутентификации персонала на основе предложенных модели и методик, позволяющие оценить эффективность визуальной аутентификации персонала при выполнении требований достоверности принятия решения и ограничения пропускной способности сети передачи данных.
Крупногабаритные трансформируемые конструкции космического базирования доставляются на орбиту в сложенном состоянии, в следствии чего встает задача их надежного раскрытия. В данной статье предлагается использовать в качестве исполнительного органа привод в виде электрической машины. Применение данного вида актюатора позволит управлять процессом раскрытия.
В качестве крупногабаритной трансформируемой конструкции рассматривается рефлектор космического базирования. В настоящее время перевод аппаратов из сложенного состояния в рабочее осуществляется поэтапно. В работе рассмотрено совместное выполнение двух этапов: разворот корневого звена спицы и выдвижение промежуточного звена. Разработаны математические модели для вращательного и поступательного видов движений, учитывающие такие параметры как изгиб и сжатие спицы. Проведено моделирование и проанализированы результаты различных вариантов совместного раскрытия элементов рефлектора: использование двигателя на каждую из компонент движения и использование центробежной силы для выдвижения спицы.
Рассмотрено применение алгоритма коррекции параметров структуры управления. Одним из важных достоинств алгоритма является возможность построения управления в режиме реального времени. Его можно использовать для вычисления опорного управления в алгоритмах, основанных на принципе двухканальности.
В статье рассматриваются ситуационно-ориентированные базы данных — информационный процессор в составе веб-приложения, обрабатывающий XML-документы на основе иерархической ситуационной модели (HSM — Hierarchical Situational Model). На данном этапе развития СОБД является репозиторием документов и частью направления NoSQL. Хранилище отображается на гетерогенные документы и обрабатывается в контексте текущей ситуации. Обсуждаются способы задания в HSM виртуальных мультидокументов (ВМД) как совокупности экземпляров документов, отображаемых на реальные данные в различных физических хранилищах. Предлагается структурированный подход, при котором каждый виртуальный документ, входящий в состав ВМД, задается именованным entry-элементом в составе doc-элемента, задающего ВМД в целом и ссылки на такие документы. Внутри entry-элементов, имеющих уникальные имена, указываются запросы на выборку из хранилища XML-документов. Подход иллюстрируется на примерах ВМД, отображаемых на реальные данные в виде таблиц базы данных MySQL, zip-архивов, XML-файлов, веб-сервисов. Благодаря использованию entry-элементов соблюдается принцип инвариантности включая случай, когда изменение отображения не влияет на часть модели с виртуальными документами. Структура виртуальных мультидокументов в СОБД с использованием entry-элементов реализована на платформе PHP сайта СОБД, где доступны образцы программного кода.
Описан алгоритм автоматического построения деформируемых 3D моделей лица, основанного на использовании метода Active Shape Models, метода восстановления ландшафтных поверхностей Шепарда и набора частных 3D моделей лиц. Предложена альтернативная к EER оценке точности в задаче распознавания личности по изображению лица, основанная на фиксированном значении оценки FAR. Приведены результаты тестирования описанного алгоритма. Продемонстрированы результаты использования полученных моделей в рамках работы алгоритма распознавания на крупной базе из нескольких тысяч изображений (база изображений FERET за 2000 год), содержащей фотографии людей под углами 0, 45 и 90 градусов относительно оптической оси камеры. Анализ результатов показал, что применение деформируемых моделей лица не снижает качества распознавания личности по изображению лица даже при сложных начальных условиях, а в ряде случаев ведет к улучшению результатов распознавания.
В статье предложены контекстно-ориентированные онтологические методы описания социальных объектов. В основе методов лежит графовая модель онтологии. Модель основывается на множестве двухуровневых деревьев, называемых ветвлениями, вершины которых состоят из пар понятий. Первое понятие пары – термин, второе – контекст, относительно которого рассматривается термин. Предложено правило контекстного обобщения понятий, стоящих в позициях контекста. Разработаны алгоритмы построения графа иерархии контекстов и терминологического графа. Получен критерий логической связности онтологии, основанный на структуре терминологического графа. Особенности описываемой модели и работа пользователя при ее применении продемонстрированы на примере.
В работе представлены основные принципы интеграции пространственных данных в ситуационную систему моделирования с целью их равноправной обработки с другими типами информации. В результате пространственный блок становится полнофункциональной управляемой подсистемой системы моделирования, то есть не только обеспечивает визуализацию, оперативное измерение графических характеристик элементов модели и выдачу их в расчетные модули, но и модификацию по результатам расчетов, а также участвует в постановке задачи моделирования и контроле корректности модели.
Компьютерные программы для научных исследований со сложными геометрическими моделями целесообразно интегрировать с САПР. Рассматриваются три подхода на основе: обмена данными в формате DXF (drawing exchange format), COM-технологии и прикладной программный интерфейс (API) ObjectARX. DXF-обмен данными с САПР — простой и универсальный способ, доступный для большинства исследователей, но исключающий интерактивное управление САПР. COM технологии предоставляют простые, надежные, но не самые быстродействующие механизмы интерактивного управления САПР из внешней программы. Комбинация с DXF повышает быстродействие COM. Для задач со сложными геометрическими моделями система AutoCAD предоставляет ObjectARX API и .NET API — низкоуровневые технологии, обеспечивающие наивысшую по сравнению с другими технологиями функциональность и производительность, но имеющие ограничения. Приведены листинги программ, упрощающие понимание рассматриваемых технологий, проведен анализ их быстродействия, даны рекомендации по их применению с позиции исследователя.
В статье описывается программный комплекс, обеспечивающий имитационное моделирование сценариев развития малых инновационных предприятий. Отличительной особенностью представленного решения является возможность определения точек принятия решений о структурных преобразованиях и использование «обратного» прогнозирования для определения исходных условий.
Данная работа посвящена определению максимального возможного числа датчиков, подключаемых к одному из локальных серверов автоматизированной системы мониторинга технического состояния искусственных сооружений. В статье приводятся нестационарные вероятностные модели с детерминированным входным потоком заявок и гипердельтным распределением времени обслуживания заявок. Обосновывается применение гипердельтного распределения в имитационной модели сравнением результатов имитационного моделирования с результатами, полученными с помощью аналитической модели. На основе результатов моделирования выбирается система управления базой данных для локального сервера.
В работе предложена динамическая модель формирования социальной напряженности, представленная в виде нелинейных дифференциальных уравнений. Проведены исследования разработанной модели, которые позволили изучить динамические особенности процесса формирования социальной напряженности, а также оценить эффективность управления уровнем социальной напряженности.
В статье рассматриваются основные модели оценки трудоемкости разработки ПО. Подробно рассмотрена одна из самых распространенных методик оценки — модель COCOMO. Предложен подход для повышения уровня точности оценки по модели COCOMO на основе нейросетевой аппроксимации. Обосновывается выбор нейросети с обратным распространением ошибки в качестве аппроксиматора. Приводятся численные результаты обучения нейросети, использующей параметры модели COCOMO в качестве входных параметров.
В статье рассматриваются подходы к долгосрочному прогнозированию количественных и качественных показателей подсистемы защиты информационных и телекоммуникационных систем, оценивается возможность их применения для анализа защищенности систем от несанкционированного доступа.
Предложен способ аналитического моделирования процесса распространения вирусов в компьютерной сети. Он учитывает особенности сетевой структуры, поведенческие характеристики вирусов и подсистем защиты информации узлов и возможность исходного заражения множества узлов различными вирусами. Способ основан на представлении сети в виде модели с дискретными состояниями и временем переходов, которое распределено по обобщенному закону Эрланга n -го порядка.
В статье рассматриваются основные методологические примитивы на примере поэтапного построения модели визуализации с заранее подготовленными данными, с целью сформировать комплексное видение процесса создания модели и влияющих на неё аспектов. Приводится классификация примитивов и их связи между собой в соответствии с этапами построения модели. Рассматриваются библиотеки визуализации на популярных языках программирования.
Рассматриваются основные способы применения интеллектуальных методов и алгоритмов, синтезированных на их основе, представления данных сетевого мониторинга для управления рисками информационной безопасности защищенных мультисервисных сетей (ЗМС). Разработана и исследована математическая модель интеллектуального представления данных для анализа и оценки риска информационной безопасности ЗМС.
Анализ существующих многомодальных интерфейсов, их основных характеристик и областей применения, а также результатов общих исследований в области многомодального взаимодействия и дизайна интерфейсов позволил сделать вывод о возможности построения полимодальных инфокоммуникационных систем на основе многомодальных архитектур их абонентских терминалов. Для решения задач межличностной коммуникации через технические средства связи в работе предлагаются принципы построения полимодальных систем и иерархическая система их моделей.
Рассматриваются принципы оценивания эффективности действий нарушителя в критической инфраструктуре. Представлен «операционный комплекс» моделирования процессов нарушения информационной безопасности. Исследованы неопределенности процесса моделирования нарушителя и пути их устранения. Разработана математическая модель агрегированного показателя эффективности действий нарушителя, которая снимает ряд ограничений существующих вероятностных моделей случайных явлений в области информационной безопасности. Модель носит название стохастического супериндикатора и предназначена для исследования конфликтных ситуаций в критической инфраструктуре.
В статье систематизируются и сводятся воедино свыше 110 различных процессных, проектных и продуктовых метрик, установившихся в практике промышленной разработки программных продуктов, из которых в каждом отдельном программном проекте используется только их небольшая часть. Выбор, сбор, накопление и регулярный анализ этих метрических данных позволяет создавать качественное программное обеспечение в заданных ограничениях и определять направления для дальнейшего совершенствования процесса разработки в организации и проектной группе, принимая решения на основе фактов, а не предположений.
В работе была исследована возможность применения стабильной агрегированной счетной единицы, определяемой валютной корзиной и состоящей из четырех национальных валют – евро, фунт, доллар, иена, для анализа динамики меновой ценности стабильного агрегированного товара, определяемого «корзиной» четырех драгоценных металлов – серебро, золото, платина, палладий. Было показано, что изменчивость меновой ценности построенных «корзин», измеряемая среднеквадратичным отклонением от единицы значений соответствующих мультипликативных монетарных индексов, существенно меньше аналогично измеряемой изменчивости меновой ценности национальных валют и отдельных драгметаллов. Была также исследована динамика цены стабильного агрегата драгоценных металлов, измеряемая в единицах стабильного агрегата четырех «твердых» мировых валют.
Создание модели языка является одним из этапов обучения системы распознавания слитной речи. В статье описаны алгоритм и разработанные программные средства для создания синтаксическо-статистической модели русского языка по текстовому корпусу. Основными этапами в работе алгоритма являются предварительная обработка текстового материала, создание статистической n-граммной модели языка, дополнение статистической модели n-граммами, полученными в результате синтаксического анализа. Синтаксический анализ позволяет увеличить количество создаваемых в результате обработки текста различных биграмм и тем самым повысить качество модели языка за счет выявления грамматически связанных пар слов. Приводятся результаты тестирования созданных с помощью программного модуля моделей языка по показателям информационной энтропии, коэффициента неопределенности, относительного количества внесловарных слов и совпадений n-грамм.
Сингулярный спектральный анализ (ССА) является относительно новым методом анализа нестационарных временных рядов. Слабой стороной ССА является отсутствие аналитического модельного представления ряда, например, в виде суммы простых функций, компактное аналитическое представление которых могло бы быть нагляднее и доступнее для интерпретации, чем совокупность большого количества компонент. В настоящей работе описан оригинальный метод вариативного моделирования, позволяющий устранить отмеченную слабую сторону ССА путем совместного использования его и метода моделетеки для получения компактного и легко интерпретируемого модельного представления изучаемого временного ряда с желаемым уровнем его адекватности ряду, цели и условиям идентификации. Первый этап предлагаемого метода заключается в разложении исходного временного ряда на компоненты с помощью ССА. Разложение исходного ряда завершается выделением интересующих исследователя компонент. На втором этапе компоненты идентифицируются моделями из априори сформированной моделетеки согласно целям идентификации. Результатом является результирующая модель исходного временного ряда в аддитивной или аддитивно-мультипликативной форме. Применимость метода рассматривается на примерах идентификации искусственного ряда и реальных ежедневного данных изменения мутности воды в реке в г. Челябинске за 2005 г. Первый этап предлагаемого метода заключается в разложении исходного временного ряда на компоненты с помощью ССА. Разложение исходного ряда завершается выделением интересующих исследователя компонент. На втором этапе компоненты идентифицируются моделями из априори сформированной моделетеки согласно целям идентификации. Результатом является результирующая модель исходного временного ряда в аддитивной или аддитивно-мультипликативной форме. Применимость метода рассматривается на примерах идентификации искусственного ряда и реальных ежедневного данных изменения мутности воды в реке в г. Челябинске за 2005 г.
В статье на примере задач, возникающих при исследовании свойств продукции военного назначения, выпускающейся на предприятиях оборонно-промышленного комплекса, описаны задачи исследования операционных и обменных свойств сложных технических систем. Операционные свойства систем характеризуют результаты (эффекты) функционирования систем (к операционным свойствам, в частности, отнесены эффективность функционирования системы для достижения заданной цели, потенциал системы), а обменные свойства характеризуют обмен результатами функционирования (к таким свойствам отнесены конкурентоспособность изделия, конкурентоспособность предприятия). Показано, что обменные свойства систем целесообразно изучать, используя концепцию и методологию оценивания операционных свойств систем. Введены показатели оценивания операционных свойств и на их основе введены показатели обменных свойств систем, допускающие свое прогнозное оценивание на математических моделях, что дает возможность решать спектр актуальных задач исследования операционных и обменных свойств систем. На примере одной из решаемого класса задач выполнена постановка задач исследования операционных и обменных свойств систем.
Цель данной работы заключается в рассмотрении математического инструментария для построения моделей нелинейных систем по вход-выходным данным. Фазовая плоскость системы разбивается на подобласти, с каждой из которых связана линейная модель. Каждая линейная модель представлена в форме пространства состояний. Для идентификации выбранных параметров линейных систем используется метод наименьших квадратов. Для получения общего выхода нелинейной системы используется нечеткое представление. Предлагаемая методология проверена на цифровых примерах.
В статье предлагается решение задачи изменения частоты основного тона речевого сигнала. Необходимость решения данной задачи возникает во многих речевых приложениях таких как конверсия голоса, коррекция акцента, обеспечение конфиденциальности диктора и др. Разработанная схема обработки вокализованной части речевого сигнала основывается на гармонической модели с нестационарными (изменяющимися в каждый момент времени) параметрами. Для повышения частотного разрешения модели оценка параметров выполнятся при помощи узкополосной фильтрации в искривленном масштабе времени, согласованном с контуром мгновенной частоты основного тона. На основании субъективной оценки результатов показано, что разработанный способ обес-печивает высокую натуральность и разборчивость синтезированной речи и может применяться как в широкополосных так и в узкополосных каналах связи с различными стандартами кодирования (в том числе с кодеками G.711 и GSM).
Создана модель мультимодальной сенсорной среды «INFANT.MAVS», включающая две базы стимулов разной перцептивной сложности – простых (визуальных, звуковых, тактильных и графических) и комплексных, синтезированных на основе сочетания простых. Программное обеспечение модели включает компонент управления созданными базами данных и саму базу данных. Компонент управления разработан на языке Microsoft Visual Basic v.6.0 и предназначен для работы под управлением операционных систем семейства Windows (Windows XP, Windows Vista, Windows 7). Программное обеспечение базы делает работу с моделью доступной и удобной для любого пользователя
Рассматривается задача управления телематическими сервисами в гетерогенной виртуальной сети кибер-объектов, к которым относятся различные технические устройства со встроенными средствами организации процессов информационного взаимодействия. Предложенная модель использует технологию виртуализации для организации транспортного уровня мультипротокольных сетей обмена данными. Представленные результаты моделирования процессов, связанных с организацией телематических сервисов, подтверждают возможность создания виртуальных каналов связи, толерантных к задержкам при передаче данных с использованием технологии пакетной коммутации.
В статье представлен подход к моделированию и идентификации дефектов программного кода для улучшения качества программного обеспечения. Основа подхода заключается в графовом моделировании исходного кода приложения и его комплексном анализе.
Мониторинг окружающей среды имеет важнейшее значение в современном мире для обеспечения безопасного и комфортного проживания людей, он позволяет понять, как меняется наша планета и ее климат, какую роль в этих изменениях играют антропогенные и техногенные факторы. Для мониторинга и прогнозирования используются различные методологии и модели принятия решений, данная статья представляет собой обзор наиболее интересных моделей наземно-космического мониторинга эколого-технологических объектов, которые были исследованы в рамках проекта ИНФРОМ.
Рассмотрены основные этапы интерферометрической обработки данных космических радиолокаторов с синтезированной апертурой высокого и сверхвысокого разрешения при построении цифровых моделей рельефа. Приведены результаты экспериментального исследования точности цифровых моделей рельефа при использовании различных алгоритмов фильтрации фазового шума и методов развертывания интерферометрической фазы.
В статье рассматривается смена парадигмы: от традиционных математических моделей теории управления к алгоритмической теории информатики А.Н. Колмогорова. Проводится сопоставление между идентифицируемой объектной информацией и ансамблевой (энтропийной) информацией по Шеннону. Предложенные алгоритмические модели основаны на соответствующих приближениях ЗПК, рассматриваемых как самоподобные рекурсивные структуры (фрактальный подход).
В статье рассматривается задача построения модели данных на основе он- тологического подхода для системы моделирования сетевых атак, являющейся частью SIEM-системы. Приводится общая схема данных для данной системы, построенная на базе SCAP-протокола. Выполнен анализ релевантных работ, в которых рассматриваются использование онтологий для различных систем защиты информации. Более подробно в работе рассматривается построение онтологий для SCAP-протокола. В качестве при- мера реализации модели данных для системы моделирования сетевых атак предлагается онтология для представления модели уязвимостей.
Применение методик моделирования сетевых атак является перспективным направлением в области защиты информации. В статье рассматривается подход к анали- тическому моделированию сетевых атак на основе деревьев атак. Новизна предлагаемой методики заключается в возможности ее применения в системах, работающих в режиме близком к реальному времени. В статье рассмотрены основные модели предметной об- ласти и элементы алгоритмов формирования и модификации деревьев атак.
Анализируется понятие взаимодействия в контексте модели эксперимента с двумя бинарными факторами и бинарным откликом (бинарный эксперимент). Разрабатывается математическая модель, использующая концепцию достаточных причин для двух бинарных факторов. Проведена формализация бинарного эксперимента в терминах теории булевых функций. Выделены аксиомы симметрий понятия взаимодействия в бинарном эксперименте, которые порождают группу автоморфизмов свободной булевой алгебры этого эксперимента. Представлена полная классификация типов взаимодействия двух бинарных факторов, а также приведена их геометрическая интерпретация.
Проведен обзор 1-й, 2-й, 3-й, 4-й и 5-й Всероссийской конференции по имитационному моделированию с точки зрения используемых методов, языков и систем моделирования, практических применений. Проанализированы технологии взаимодействия имитационного моделирования с другими видами моделирования — аналитическим, комплексным, гибридным. Определены основные тенденции развития указанных видов моделирования.
В статье предлагается аналитически обоснованный метод кластеризации мультимножеств, названный K–методом, который в кластерном анализе позволяет превзойти традиционный метод K–средних. В области сегментации изображений предлагаемый метод решает проблему вычисления оптимальных приближений изображения в последовательном числе яркостных градаций, рассматриваемую в мультипороговом методе Оцу, и кардинально улучшает по суммарной квадратичной ошибке приближения изображения связными сегментами, рассматриваемые в модели Мамфорда–Шаха. Если традиционный метод K–средних анализирует близость пикселей к центрам кластеров, то K–метод учитывает более сильный признак устойчивости оптимального разбиения относительно реклассификации пикселей из одного кластера в другой. При этом K–метод оказывается практичнее метода Оцу, т.к. при вычислении каждого последующего разбиения с очередным числом кластеров не ограничен экспоненциальным возрастанием продолжительности обработки. В сравнении с моделью Мамфорда–Шаха, основное преимущество K–метода состоит в снижении суммарной квадратичной ошибки за счет генерации последовательности перекрывающихся разбиений в комбинированном алгоритме влияния/дробления–коррекции сегментов изображения.
В данной статье рассмотрена ранее изложенная байесовская модель оценки кусочно-постоянной плотности распределения, соответствующая тернарному разбиению диапазона возможных значений исследуемой случайной величины, основанная на оценке параметров распределения Дирихле по нечисловой, неточной и неполной экспертной информации. Анализ проводится для оценки и прогноза статистических характеристик приращений курса швейцарского франка CHF относительно единицы XDR резервного платѐжного средства SDR Международного валютного фонда. Для сравнения качества результата для тех же данных проведены исследования с помощью классического эконометрического метода: построение ARIMA – модели и прогноза методом экспоненциального сглаживания.
В работе рассматривается задача сегментации масс-спектрометрических изображений, полученных методом MALDI. Предлагается подход, основанный на применении графических моделей (модели LDA и марковских сетей) для решения задачи. Рассматриваются несколько модификаций подхода и проводится сравнение с известными решениями; выделяются преимущества предлагаемого подхода.
В статье представлена обзорная характеристика систем машинного перевода, предназначенных для жестовых языков и базирующихся на использовании семантического языка-посредника (интерлингвы). Рассматриваются принципы построения интерлингвы в двух разработках: ZARDOZ (многоязыковая система, ориентированная на ряд жестовых языков, в частности, американский, ирландский, японский) и Multi-path (система с многоходовой архитектурой, предназначенная для перевода с английского языка на американский жестовый язык). Обсуждение архитектуры этих систем и требований, обусловленных спецификой жестовых языков, проводится на содержательном уровне, без углубления в математические и технические детали. Цель статьи: способствовать пониманию проблем и стратегий формализации семантики жестовых языков в рамках систем автоматического перевода.
В работе предлагается метод сглаживания n-граммной модели языка, в основе которого лежит моделирование функции математического ожидания вероятности встречаемости n-грамм. Вместо дисконтирования максимальной вероятности n-грамм предлагается увеличение мощности обучающего множества на ожидаемое число n-грамм, отсутствующих в обучающей базе текстов. Для моделирования этого числа функция математического ожидания вероятности встречаемости экстраполируется к нулевой частоте. На основе статистического анализа текстов построена модель функции математического ожидания встречаемости.
Отмечаются достоинства физического подхода к имитационному моделрованию динамических систем и его востребованность на современном этапе развития системотехники, в частности, для моделирования систем управления и самоорганизующихся систем. Кратко изложен ситуационно-событийный формализм спецификации взаимодействующих гибридных процессов и показаны способы его использования для реализации физических имитационных моделей. Возможности применения рассмотренных методов иллюстрируются примерами реализации физических моделей ряда простых динамических систем. — Библ. 9 назв.
Предложена модель и основные алгоритмы обработки пространственных данных с использованием экспертной системы. Показана принципиальная возможность повышения эффективности функционирования геоинформационных систем на их основе
В статье предлагается протокол формирования сетевого ключа по открытым каналам связи с ошибками. Дана постановка задачи формирования сетевого ключа. Предлагается включить в протокол три временные фазы. Первая фаза устанавливает криптосвязность в независимых группах объектов связи (ОС). Вторая фаза устанавливает криптосвязность между независимыми группами ОС. Третья фаза выбирает сетевой ключ из множества сформированных ключей и передает его всем ОС сети. Рассматривается протокол формирования сетевого ключа. Предлагаются модель канальной связности и процедуры этого протокола. Выполняется оптимизация параметров протокола и обсуждается его эффективность.
Представлено развернутое описание информационных моделей компонент комплекса «информационная система – персонал», находящегося под угрозой социоинженерный атак. Рассмотрены информационные модели пользователя, групп пользователей, контролируемых зон, информационных объектов (систем документов), программно-аппаратного обеспечения и самой информационной системы. Указанные информационные модели входят в состав базы для анализа защищенности информационной системы при угрозах социоинженерных атак. Иерархия этих моделей позволяет описать сцену (контекст), в которой развивается социоинженерная атака, перебрать возможные атаки (деревья атак) и, на основе полученных результатов, изучить возможные подходы к оценке степени защищенности комплекса «информационная система – персонал» от социо-инженерных атак.
В статье предлагается критерий оптимизации для информационных систем. Показывается возможность использования показателя энтропии обрабатываемой информации при оценке сложностных показателей. Дается пример оценки информационной системы по обработке речевого сигнала. Показывается его эффективность.
В статье предложено полимодельное описание функционирования наземного комплекса управления (НКУ) орбитальной системой (ОрС) космических аппаратов (КА), в основе которого лежит динамическая интерпретация соответствующих процессов. Данный подход открывает широкие перспективы использования достижений современной теории управления для решения прикладных задач, при исследовании которых указанная теория ранее не применялась. В частности, в статье показано, как задачу комплексного планирования работы наземных технических средств (НТСр), входящих в состав НКУ, с помощью метода локальных сечений удается свести к двухточечной краевой задаче. Традиционно задачи данного класса (задачи теории расписаний) решаются с использованием методов математического программирования. Однако в случае большой размерности задач планирования приходится отказываться от точных методов оптимизации решений и прибегать к эвристическим приемам. В статье предлагается оригинальный подход к решению задач теории расписаний большой размерности, основанный на использовании моделей и методов теории оптимального управления.
В статье описан процесс создания статистической модели русского языка для систем распознавания слитной речи. Дана характеристика собранного текстового корпуса, который сформирован из новостных лент ряда Интернет-сайтов электронных газет, проводится статистический анализ данного корпуса. На основе собранного текстового корпуса созданы униграммная, биграммная и триграммная модели русского языка. Для определения качества этих моделей использованы показатели энтропии и коэффициента неопределенности для этих моделей. Также в статье приведен обзор существующих подходов к созданию статистических моделей языка.
Различные методы сводных показателей нашли широкое применение в математическом аппарате систем мониторинга и управления для распознания типовых ситуаций и потенциальных опасностей (в терминологии JDL-модели слияния информации). Распознание опасности не является самоцелью процесса слияния информации. Вершиной этого процесса выступает выработка решения о предотвращении выявленных опасностей. В предлагаемой статьерассматривается методологический аппарат выбора варианта стратегии предотвращения выявленной опасности, основанный на интерпретации метода сводных показателей в методах аналитического планирования.
Настоящая статья посвящена обзору результатов исследований по психологии, относящихся к характеристике уязвимостей человека-пользователя, и формировании на его основе требований к информационной модели пользователя, которая в последствии будет интегрирована в информационную систему для анализа защищенности этой системы от социоинженерных атак. Рассмотрены намеренные и ненамеренные действия сотрудников, и на их основе сформированы требования к информационной модели пользователя, содержащей критичные свойства пользователя, которые больше других влияют на степень успеха предпринятой против него социоинженерной атаки. Полученные в ходе моделирования сведения помогут в дальнейшем прогнозировать (имитировать) реакцию пользователя в ответ на атакующие действия.
Представлена вычислительная процедура синтеза системы управления неопределенным объектом. Алгоритм формирования управляющих сигналов был реализован на языке Assembler в среде MPLAB для микроконтроллера PIC16F877. Приведены результаты моделирования системы автоматического управления газотурбинной установкой электростанции на основе адаптивного управления с эталонной моделью.
В статье описывается способ построения онтологического описания ГРИД-приложений на примере построения онтологического описания диаграмм бизнес-процессов.
В статье описывается созданный коллективом разработчиков ИСА РАН аппаратно-программный комплекс «РискДетектор», реализующий в режиме диалога ЭВМ—пользователь основные процедуры обеспечения транспортной безопасности, определенные директивными документами. Идеология комплекса была разработана и опубликована ранее и предполагает, что система управления рисками нарушения транспортной безопасности строится на основе категорирования объектов транспортной инфраструктуры и транспортных средств путем оценки возможного ущерба при реализации угроз террористического воздействия.
Рассмотрены вопросы организации системы защиты информации (СЗИ), структура которой ориентирована на процессы адаптации к динамике угроз и компьютерных атак. Показано, что в двухуровневой иерархической модели адаптивной СЗИ нижний адаптивный уровень, ответственный за оперативную реакцию на динамику внешнего окружения, должен быть интеллектуальным (по аналогии с иммунными механизмами биологической системы, которые работают автоматически, практически без коррекции со стороны центральной нервной системы), а верхний адаптивный уровень (соответствует процессам обобщения и запоминания центральной нервной системы) ориентирован на использование интеллекта администратора безопасности в качестве компонента модели.
Предлагается комплексный подход к моделированию, оцениванию и анализу сценариев деградации и восстановления структурных состояний катастрофоустойчивой информационной системы (КАИС). Разработано модельно-алгоритмическое обеспечение решения задач определения и реконфигурации структурных состояний КАИС, оценивания и анализа топологии структурных состояний с позиции вероятностного и нечетко-возможностного подходов.