Математичні машини і системи. 2018 №3

РЕФЕРАТИ І СТАТТІ 


ОБЧИСЛЮВАЛЬНІ СИСТЕМИ

УДК 004. 27; 004.272; 004.475; 004.315.5

У зв'язку з тим, що закордонними і вітчизняними вченими недостатньо уваги приділено якісній і кількісній оцінці високопродуктивних комп'ютерних систем з кільцевими шинами, використовуваних для напівнатурного імітаційного моделювання складних динамічних процесів управління, особливо в умовах реального часу, то це завдання є актуальним. Актуальність створення таких систем також обумовлюється складністю керованих об'єктів і процесів, що безперервно росте, з одночасним скороченням часу, відведеного особою, що приймає рішення (ЛПР), на аналіз проблемної ситуації і ухвалення необхідних дій, що управляють. У роботі розглянуті основні елементи напівнатурного моделювання, а також запропоновані моделі і методи порівняльної оцінки трьох варіантів високопродуктивних комп'ютерних систем із кільцевими шинами (КШ), що відрізняються способами розпаралелювання алгоритму користувача в порівнянні з його послідовною реалізацією. При цьому для кожного типу КШ побудовані графіки залежності продуктивності від параметрів вірогідності оптимального завантаження процесорів Dі фрагментів алгоритму, що підлягають розпаралелюванню. Приведені графіки залежності показали, що найбільш престижною для позначених вище значень параметрів виявилася інтелектуальна система пам'яті з однією кільцевою шиною, яка прийнята як базовий варіант, оскільки вона має  найменшу кількість тактів процесора при реалізації алгоритму користувача в порівнянні з його послідовною реалізацією. Найбільш універсальний варіант – це інтелектуальна система пам'яті з секціонованими модулями на ПЛІС, оскільки розробник має можливість вибирати кількість секцій і секторних наборів кожної секції, виходячи з конкретного завдання розпаралелювання, використовуючи при цьому сучасну елементну базу (наприклад, ПЛІС з PCIExpress). Іл.: 9. Бібліогр.: 27 назв.

УДК 004. 27; 004.272; 004.475; 004.315.5

В связи с тем, что заграничными и отечественными учеными недостаточно внимания уделено качественной и количественной оценке высокопроизводительных компьютерных систем с кольцевыми шинами, используемых для полунатурного имитационного моделирования сложных динамических процессов управления, особенно в условиях реального времени, то эта задача является актуальной. Актуальность создания таких систем также обусловливается непрерывно растущей сложностью управляемых объектов и процессов с одновременным сокращением времени, отведенного лицом, принимающим решения (ЛПР), на анализ проблемной ситуации и принятие необходимых управляющих действий. В работе рассмотрены основные элементы полунатурного моделирования, а также предложены модели и методы сравнительной оценки трех вариантов высокопроизводительных компьютерных систем с кольцевыми шинами (КШ), отличающихся способами распараллеливания алгоритма пользователя по сравнению с его последовательной реализацией. При этом для каждого типа КШ построены графики зависимости производительности от параметров вероятности оптимальной загрузки процессоров Dи фрагментов алгоритма, подлежащих распараллеливанию. Приведенные графики зависимости показали, что наиболее престижной для обозначенных выше значений параметров оказалась интеллектуальная система памяти с одной кольцевой шиной, которая принята в качестве базового варианта, так как она имеет наименьшее количество тактов процессора  при реализации алгоритма пользователя по сравнению с его последовательной реализацией. Наиболее универсальный вариант – это интеллектуальная система памяти с секционированными модулями на ПЛИС, так как разработчик имеет возможность выбирать количество секций и секторных наборов каждой секции, исходя из конкретной задачи распараллеливания, используя при этом современную элементную базу (например, ПЛИС с PCIExpress). Ил.: 9. Библиогр.: 27 назв.


УДК 681.3

Ященко В.О. Деякі проблемні питання розробки штучного мозку. Математичні машини і системи. 2018. № 3. С. 19 – 31.

У роботі розглядається ряд проблемних питань щодо розробки штучного інтелекту. Системи формування природного і штучного інтелекту. Наявність у комп'ютера душі, що є деяким атрибутом живої істоти. Чи можна створити штучний інтелект зі штучним розумом, створити такі програмні засоби, які дадуть комп'ютеру розум, щоб він міг думати, відчувати, сприймати навколишній світ і відчувати емоції. Також розглянуті багатозв'язні багатовимірні нейроподібні зростаючі мережі як основа створення сильного штучного інтелекту. Теорія сильного штучного інтелекту передбачає, що комп'ютери можуть придбати здатність мислити і усвідомлювати себе, хоча і не обов'язково їх розумовий процес буде подібний до людського. В основі багатозв'язних багатовимірних нейроподібних зростаючих мереж лежить синтез знань, вироблених класичними теоріями - зростаючих пірамідальних мереж В.П. Гладуна і нейронних мереж. Багатозв'язні багатовимірні нейроподібні зростаючі мережі формують інформаційні моделі, в яких основними елементами служать не числа і обчислювальні операції, а імена і логічні зв'язки. Оскільки вказані компоненти мереж є нейроподібні елементи, а зв'язки набувають вагу, відповідну значенням компонента, і крім того проростають, об'єднуючи зв'язкові компоненти, змінюючи структуру мережі, то виходить універсальна багатозв'язна багатовимірна зростаюча нейроподібна мережа. Ця мережа набуває підвищену семантичну ясність за рахунок утворення не тільки зв'язків між нейроподібними елементами, але і самих елементів як таких, тобто тут має місце не просто побудова мережі шляхом розміщення смислових структур у середовищі нейроподібних елементів, а, власне, створення самого середовища, що цілком відповідає структурі, яка відображається в мозку, де кожне явне поняття представлено певною структурою і має свій символ. Показано, що новий тип нейронних мереж дозволяє моделювати функції умовних і безумовних рефлексів, які, по І.П. Павлову, є базою умовно рефлекторної діяльності мозку людини, що забезпечує адекватні і найбільш досконалі відносини організму до зовнішнього світу, тобто навчання і вдосконалення, що зумовлює можливість створення систем і роботів з сильним ШІ. Іл.: 6. Бібліогр.: 20 назв.

УДК 681.3

В работе рассматривается ряд проблемных вопросов в отношении разработки искусственного интеллекта. Системы формирования естественного и искусственного интеллекта. Наличие у компьютера души, являющейся некоторым атрибутом живого существа. Можно ли создать искусственный интеллект с искусственным разумом, создать такие программные средства, которые дадут компьютеру разум, чтобы он мог думать, чувствовать, воспринимать окружающий мир и испытывать эмоции. Также рассмотрены многосвязные многомерные нейроподобные растущие сети как основа создания сильного искусственного интеллекта. Теория сильного искусственного интеллекта предполагает, что компьютеры могут приобрести способность мыслить и осознавать себя, хотя и не обязательно их мыслительный процесс будет подобен человеческому. В основе многосвязных многомерных нейроподобных растущих сетей лежит синтез знаний, выработанных классическими теориями – растущих пирамидальных сетей В.П. Гладуна и нейронных сетей. Многосвязные многомерные нейроподобные растущие сети формируют информационные модели, в которых основными элементами служат не числа и вычислительные операции, а имена и логические связи. Так как указанные компоненты сетей являются нейроподобными элементами, а связи приобретают вес, соответствующий значению связываемого компонента, и кроме того прорастают, объединяя связные компоненты, изменяя структуру сети, то получается универсальная многосвязная многомерная растущая нейроподобная сеть. Эта сеть приобретает повышенную семантическую ясность за счет образования не только связей между нейроподобными элементами, но и самих элементов как таковых, то есть здесь имеет место не просто построение сети путем размещения смысловых структур в среде нейроподобных элементов, а, собственно, создание самой этой среды, что вполне соответствует структуре, отражаемой в мозге, где каждое явное понятие представлено определенной структурой и имеет свой обозначающий символ. Показано, что новый тип нейронных сетей позволяет моделировать функции условных и безусловных рефлексов, которые, по И.П. Павлову, являются базой условно рефлекторной деятельности мозга человека, обеспечивающей адекватные и наиболее совершенные отношения организма к внешнему миру, то есть обучению и совершенствованию, что предопределяет возможность создания систем и роботов с сильным ИИ. Ил.: 6. Библиогр.: 20 назв.


            ІНФОРМАЦІЙНІ І ТЕЛЕКОМУНІКАЦІЙНІ ТЕХНОЛОГІЇ  

УДК 004.89

У статті розглядаються питання підвищення якості та оперативності взаємодії органів державної влади сектора безпеки та оборони (СБО) в оцінці ситуацій, які відбуваються в Україні, прогнозування їх розвитку, упередження і мінімізації можливих загроз для держави та прийняття обґрунтованих і узгоджених державних рішень усіма органами СБО одночасно. Обґрунтовано, що для вирішення питань, які стосуються захисту національних інтересів України, необхідно створити для кожного державного органу СБО систему підтримки прийняття рішень типу Ситуаційні центри (СЦ).  Сформульовані основні підходи щодо підвищення інтелектуальних можливостей СЦ за рахунок інтеграції формалізованих та неформалізованих знань; активізації розумової, інтуїтивної, творчої діяльності людини та її індивідуальних можливостей за рахунок максимізації наочності подання інформації; здобування нових знань та використання мозкового штурму у процесі колективного обговорення та прийняття рішень. Обґрунтована необхідність об’єднання СЦ органів державної влади СБО в єдину мережу та запропоновані підходи щодо забезпечення їх взаємодії в мережевому режимі. Це створення сукупності захищених інформаційних мереж, глобальних інформаційних мереж як технічної основи для швидкодіючих каналів обміну інформацією в реальному масштабі часу, створення єдиного інформаційного середовища, використання  єдиних загальносистемних інструментальних засобів, забезпечення єдиного понятійного сервісу створенням метабази даних, надання можливостей сумісного одночасного прийняття рішень усіма органами СБО в умовах паралельної роботи усіх СЦ, об’єднаних в одну мережу. Обґрунтована необхідність створення цільової державної програми щодо проектування, розробки та впровадження ситуаційних центрів органів державної влади сектора безпеки та оборони. Бібліогр.: 8 назв.

УДК 004.89

В статье рассматриваются вопросы повышения качества и оперативности взаимодействия органов государственной власти сектора безопасности и обороны (СБО) в оценке ситуаций, которые происходят в Украине, прогнозирования их развития, предотвращения и минимизации возможных угроз для государства и принятия обоснованных и согласованных государственных решений всеми органами СБО одновременно. Обосновано, что для решения вопросов, касающихся защиты национальных интересов Украины, необходимо создать для каждого государственного органа СБО систему поддержки принятия решений типа Ситуационные центры (СЦ). Сформулированы основные подходы по повышению интеллектуальных возможностей СЦ за счет интеграции формализованных и неформализованных знаний; активизации умственной, интуитивной, творческой деятельности человека и его индивидуальных возможностей за счет максимизации наглядности представления информации; получения новых знаний и использования мозгового штурма в процессе коллективного обсуждения и принятия решений. Обоснована необходимость объединения СЦ органов государственной власти СБО в единую сеть и предложены подходы к обеспечению их взаимодействия в сетевом режиме. Это создание совокупности защищенных информационных сетей, глобальных информационных сетей как технической основы для быстродействующих каналов обмена информацией в реальном масштабе времени, создание единой информационной среды, использование единых общесистемных инструментальных средств, обеспечение единого понятийного сервиса созданием метабазы данных, предоставление возможностей совместного одновременного принятия решений всеми органами СБО в условиях параллельной работы всех СЦ, объединенных в одну сеть. Обоснована необходимость создания целевой государственной программы по проектированию, разработке и внедрению ситуационных центров органов государственной власти сектора безопасности и обороны. Библиогр.: 8 назв.


 
УДК 004.7

Стаття присвячена проблемі створення системи ситуаційних центрів сектора безпеки й оборони (СБО) України. Проблема є актуальною, оскільки при виникненні загроз загальнодержавного масштабу СБО повинен працювати злагоджено, як єдиний механізм. У статті представлено перелік органів державної влади, які входять до складу сектора безпеки й оборони України згідно з законом України «Про національну безпеку України». Відмічена роль ситуаційних центрів (СЦ) у системах підтримки прийняття управлінських рішень структурами СБО при реагуванні ними на кризові ситуації. Наголошено на необхідності створення системи СЦ та єдиного інформаційного середовища (ЄІС) для їх роботи. Дано узагальнену структуру системи СЦ на чолі з Головним СЦ. Відмічено, що першочерговим завданням при створенні  ЄІС має бути створення метамоделі даних, які входять у ЄІС. Як метамодель даних запропонована метамодель багатосторонньої програми міжнаціональної взаємодії MIP (Multilateral Interoperability Programme) НАТО, яка відповідає стандарту MIP JC3IEDM (Joint Command, Control and Consultation Information Exchange Data Model – об'єднана модель даних з обміну інформацією для управління, контролю і консультування). Проведено паралель між роботою НАТО з країнами-учасниками та системою СЦ органів державної влади, що входять у СБО, на чолі з Головним СЦ. Надано опис та концептуальну схему метамоделі даних, які можуть бути використані при побудові ЄІС системи СЦ СБО. Концептуальна схема показана у нотації IDEF1X, яка застосовується для опису структури реляційних баз даних. Аналогічно до MIP, запропоновано ввести поняття рівня стандартизації основних структурних елементів метамоделі та правила їх найменування. Надані приклади. Зроблені висновки про значення та необхідність метамоделі даних при створенні ЄІС СЦ СБО. Табл.: 2. Іл.: 2. Бібліогр.: 5 назв.

УДК 004.7

Статья посвящена проблеме создания системы ситуационных центров сектора безопасности и обороны (СБО) Украины. Проблема является актуальной, поскольку при возникновении угроз общегосударственного масштаба СБО должен работать слаженно, как единый механизм. В статье представлен перечень органов государственной власти, входящих в состав сектора безопасности и обороны Украины (СБО) согласно закону Украины «О национальной безопасности Украины». Отмечена роль ситуационных центров (СЦ) в системах поддержки принятия управленческих решений структурами СБО при реагировании ими на кризисные ситуации. Отмечена необходимость создания системы СЦ и единой информационной среды (ЕИС) для их работы. Дана обобщенная структура системы СЦ во главе с Главным СЦ. Отмечено, что первоочередной задачей при создании ЕИС должно быть создание метамодели данных, входящих в ЕИС. В качестве метамодели данных предложена метамодель многосторонней программы межнационального взаимодействия MIP (Multilateral Interoperability Programme) НАТО, соответствует стандарту MIP JC3IEDM (Joint Command, Control and Consultation Information Exchange Data Model объединенная модель данных по обмену информацией для управления, контроля и консультирования).  Проведена параллель между работой НАТО со странами-участницами и системой СЦ органов государственной власти, входящих в СБО, во главе с Главным СЦ. Представлены описание и концептуальная схема метамодели данных, которые могут быть применены при построении ЕИС системы СЦ СБО. Концептуальная схема показана в нотации IDEF1X, которая применяется для описания структуры реляционных баз данных. Аналогично MIP, предложено ввести понятие уровня стандартизации основных структурных элементов метамодели и правила их наименования. Показаны примеры. Сделаны выводы о значении и необходимости метамодели данных при создании ЕИС СЦ СБО. Табл.: 2. Ил.: 2. Библиогр.: 5 назв.


УДК 004.942

Голуб С.В., Ушенко Ю.О., Ванчуляк О.Я., Талах М.В. Побудова моделей-класифікаторів за результатами багатовимірної поляризаційної мікроскопії в технології судово-медичного інтелектуального моніторингу хвороб серця. Математичні машини і системи. 2018. № 3. С. 48 – 59.

Значна поширеність випадків гострої коронарної недостатності у практиці судово-медичного експерта та її раптовість породжують підозру у судово-слідчих органів про насильницький характер загибелі особи. Потрібно використання об’єктивних і точних методів діагностики гострої ішемії міокарда. В цій роботі подані результати застосування методології створення  інформаційних технологій багаторівневого інтелектуального моніторингу з метою забезпечення даними  процесів прийняття рішень судово-медичним експертом. Поєднуються методи багатовимірної поляризаційної мікроскопії і статистичної обробки даних з методами індуктивного моделювання для побудови методології створення інтелектуальних систем багаторівневого судово-медичного моніторингу.  На прикладі процесу посмертного діагностування ішемічної хвороби серця та гострої коронарної недостатності досліджені процеси координації взаємодій різнотипних методів формування масиву інформативних ознак, типових агрегатів синтезу моделей-класифікаторів на кожному із етапів моніторингу. Розв’язувалась задача класифікації результатів дослідження біологічних матеріалів з метою отримання діагнозу. Для отримання інформативних ознак розроблена модель біологічної тканини міокарду та визначені основні діагностичні параметри (статистичні моменти 1–4 порядків координатних розподілів значень азимутів, еліптичностей поляризації та їх автокореляційних функцій, а також вейвлет-коефіцієнтів відповідних розподілів), що є динамічними внаслідок їх некротичних змін. Чисельні характеристики інформативних ознак утворюють масив вхідних даних для синтезатора моделей моніторингової інформаційної системи. Класифікація цих даних забезпечувалась шляхом побудови вирішуючого правила синтезатором за багаторядним алгоритмом МГУА. Експериментально доведена ефективність описаної методології. Табл.: 2. Іл.: 2. Бібліогр.: 18 назв.

УДК 004.942

Голуб С.В., Ушенко Ю.А., Ванчуляк О.Я., Талах М.В. Построение моделей-классификаторов по результатам многомерной поляризационной микроскопии в технологии судебно-медицинского интеллектуального мониторинга болезней сердца. Математические машины и системы. 2018. № 3. С. 48 – 59.

Значительная распространенность случаев острой коронарной недостаточности в практике судебно-медицинского эксперта и ее внезапность порождают подозрение у судебно-следственных органов о насильственном характере смерти человека. Требуется использование объективных и точных методов диагностики острой ишемии миокарда. В этой работе представлены результаты применения методологии создания информационных технологий многоуровневого интеллектуального мониторинга с целью обеспечения данными процессов принятия решений судебно-медицинским экспертом. Сочетаются методы многомерной поляризационной микроскопии и статистической обработки данных с методами индуктивного моделирования для построения методологии создания интеллектуальных систем многоуровневого судебно-медицинского мониторинга. На примере процесса посмертного диагностирования ишемической болезни сердца и острой коронарной недостаточности исследованы процессы координации взаимодействий разнотипных методов формирования массива информативных признаков, типичных агрегатов синтеза моделей-классификаторов на каждом из этапов мониторинга. Решалась задача классификации результатов исследования биологических материалов с целью получения диагноза. Для получения информативных признаков разработана модель биологической ткани миокарда и определены основные диагностические параметры (статистические моменты 1–4 порядков координатных распределений значений азимутов, эллиптичности поляризации и их автокорреляционных функций, а также вейвлет-коэффициентов соответствующих распределений), что является динамическим вследствие их некротических изменений. Численные характеристики информативных признаков образуют массив входных данных для синтезатора моделей мониторинговой информационной системы. Классификация этих данных обеспечивалась путем построения решающего правила синтезатором по многорядному алгоритму МГУА. Экспериментально доказана эффективность описанной методологии. Табл.: 2. Ил.: 2. Библиогр.: 18 назв.


УДК 004.02

Шарипанов А.В., Калмиков В.Г. Змінна роздільна здатність у зоровому сприйнятті та обробленні зображень. Математичні машини і системи. 2018. №3. С. 60 – 75.

Вже існують методи для обробки зображень, що використовують різні значення роздільної здатності, відомі під загальною назвою «coarse-to-fine». Ідея цих методів полягає в тому, що початковий набір даних переглядається з різною роздільною здатністю для виключення невідповідних або нерелевантних областей зображення на ранніх стадіях обробки. Результат,  отриманий при «грубій» роздільній здатності, використовується як початкове наближення на наступному кроці при збільшеній роздільній здатності. Тоді розрахунково-складну частину алгоритму буде застосовано на останньому кроці до меншого об’єму даних. Один із варіантів такого підходу – використання модифікації відомого алгоритму, яка реалізує підхід «coarse-to-fine» та придатна для розв’язання конкретного класу задач. У той же час велика кількість задач розпізнавання зображень, які мають складність NP чи взагалі не можуть бути розв’язані за допомогою традиційних методів, розв’язуються у зоровій системі людини миттєво, а задачі, пов’язані з обробкою відеоряду, у режимі реального часу. Зокрема, сегментація зображення відбувається на підсвідомому рівні, дуже швидко та без жодних відчутних зусиль, навіть при значній кількості завад у полі зору. Тому природним буде звернути увагу на процеси, які супроводжують зорове сприйняття, а саме – на послідовну зміну роздільної здатності зорової системи під час зорового акту, від низької до максимально можливої. У статті запропоновано огляд сучасного стану за напрямами вивчення та застосування змінної роздільної здатності в кожній з означених дисциплін. Краще розуміння природи зорового сприйняття має стати наступним кроком до розроблення нових ефективних методів обробки візуальної інформації в інформаційних системах. Іл.: 11. Бібліогр.: 24 назв.

УДК 004.02

Шарыпанов А.В., Калмыков В.Г. Переменная разрешающая способность в зрительном восприятии и обработке изображений. Математические машины и системы. 2018. № 3. С. 60 – 75.

Уже существуют методы для обработки изображений, использующие разные значения разрешающей способности, известные под общим названием «coarse-to-fine». Идея этих методов заключается в том, что исходный набор данных просматривается при разной разрешающей способности для исключения неподходящих или нерелевантных областей изображения на ранних стадиях обработки. Результат, полученный при «грубой» разрешающей способности, используется как начальное приближение на следующем шаге при увеличенной разрешающей способности. Тогда вычислительно-затратная часть алгоритма будет применена на последнем шаге к меньшему объему данных. Один из вариантов такого подхода – использование модификации известного алгоритма, которая реализует подход «coarse-to-fine» и пригодна для решения конкретного класса задач. В то же время большое количество задач распознавания изображений, имеющих сложность NP или вообще не решаемых с помощью традиционных методов, решаются в зрительной системе моментально, а задачи, связанные с обработкой видеоряда, в режиме реального времени. В частности, сегментация изображения происходит на подсознательном уровне, мгновенно и без видимых усилий, даже при значительном количестве помех в поле зрения. Поэтому естественным будет обратить внимание на процессы, которые сопровождают зрительное восприятие, а именно – на последовательное изменение разрешающей способности в зрительной системе во время зрительного акта, от низкой до максимально возможной. В статье предложен обзор современного состояния по направлениям изучения и использования переменной разрешающей способности в каждой из указанных дисциплин. Лучшее понимание природы зрительного восприятия должно стать следующим шагом к разработке новых эффективных методов обработки визуальной информации в информационных системах. Ил.: 11. Библиогр.: 24 назв.


УДК 004.7

Василенко В.М. Метод параметричної адаптації турбокодів в умовах невизначеності. Математичні машини і системи. 2018. № 3. С. 76 – 88.

У сучасних умовах розвитку безпроводових систем передачі даних, таких як систем мобільного зв’язку другого покоління 2G, третього покоління 3G, четвертого покоління 4G LTE-Advanced, систем мобільного радіодоступу WiFi та WiMax, вимагається застосування технологій, які дозволяють у режимі реального часу гарантувати якісну передачу кодованих даних від джерела передачі даних до приймача. У процесі передачі даних за допомогою безпроводових систем виникають проблеми, пов’язані із впливом промислових, природних та навмисних завад. В умовах динамічно змінюваних завад збільшується ймовірність бітової помилки при передачі даних, стає неможливим забезпечення заданого рівня достовірності інформації за допомогою простого використання відомих методів кодування. Невизначеність щодо природи завад призводить до появи проблеми забезпечення сталої достовірності інформації в заданих межах на певному проміжку часу. Тому для підвищення достовірності передачі даних у безпроводових мережах все частіше використовуються турбокоди. Турбокоди широко використовуються в системах мобільного зв’язку третього покоління (стандарти UMTS та CDMA 2000), супутникового зв’язку, цифровому телебаченні та системах безпроводового широкосмугового доступу. У статті описаний метод параметричної адаптації турбокодів в умовах невизначеності. Метод заснований на адаптивному виборі параметрів S-випадкового перемежувача в залежності від значень нормалізованої кількості змін знака апостеріорно-апріорного логарифмічного відношення функції правдоподібності (ЛВФП) про передані біти даних декодера турбокоду, а також на повторній передачі бітів даних, які визначилися як помилкові, з використанням додаткової інформації про ЛВФП для цих бітів при обчисленні результуючих функцій правдоподібності декодером турбокоду. Застосування методу дозволить підвищити надійність передачі інформації в умовах підвищеного рівня завад у каналі передачі даних та збільшити швидкість передачі даних за рахунок включення тільки тих бітів даних, які визначились як помилкові. Іл.: 5. Бібліогр.: 9 назв.

УДК 004.7

Василенко В.М. Метод параметрической адаптации турбокодов в условиях неопределенности. Математические машины и системы. 2018. №3. С. 76 – 88.

В современных условиях развития беспроводных систем передачи данных, таких как систем мобильной связи второго поколения 2G, третьего поколения 3G, четвертого поколения 4G LTE-Advanced, систем мобильного радиодоступа WiFi и WiMax, требуется применение технологий, которые позволяют в режиме реального времени обеспечить качественную передачу кодированных данных от источника передачи данных к приемнику. В процессе передачи данных с помощью беспроводных систем возникают проблемы, связанные с влиянием промышленных, природных и умышленных помех. В условиях динамично меняющихся помех увеличивается вероятность битовой ошибки при передаче данных, невозможно обеспечение заданного уровня достоверности информации с помощью простого использования известных методов кодирования. Неопределенность относительно природы помех приводит к появлению проблемы обеспечения постоянной достоверности информации в заданных пределах на определенном промежутке времени. Поэтому для повышения достоверности передачи данных в беспроводных сетях все чаще используются турбокоды. Турбокоды широко используются в системах мобильной связи третьего поколения (стандарты UMTS и CDMA 2000), спутниковой связи, цифрового телевидения и систем беспроводного широкополосного доступа. В статье описан метод параметрической адаптации в условиях неопределенности. Метод основан на адаптивном выборе параметров S-случайного перемежителя в зависимости от значений нормализированного количества изменений знака апостериорно-априорных логарифмических отношений функций правдоподобности (ЛОФП) про переданные биты данных декодера турбокода, а также на повторной передаче битов данных, которые определились как ошибочные, с использованием дополнительной информации о ЛОФП для этих битов при вычислении результирующих функций правдоподобия декодером турбокода. Применение метода позволит повысить надежность передачи информации в условиях повышенного уровня шума в канале передачи данных и увеличить скорость передачи данных за счет включения только тех битов данных, которые определились как ошибочные. Ил.: 5. Библиогр.: 9 назв.


УДК 004.2; 004.7

Риндич Є.В., Коняшин В.В., Зайцев С.В., Усов Я.Ю. Особливості створення мережевої системи виявлення вторгнень у компютерні системи. Математичні машини і системи. 2018. № 3. С. 89 – 96.

Досліджено існуючі мережеві системи виявлення вторгнень (Intrusion Detection System, IDS) на основі хоста (Host-based intrusion detection system, HIDS) та мережеві системи виявлення вторгнення (Network intrusion detection system, NIDS). Особливу увагу приділено системам з відкритим програмним кодом як таким, що надають можливість провести дослідження не лише роботи, а й архітектури програмного забезпечення та принципів їх реалізації. Досліджено такі системи, як Snort, Suricata, Bro IDS, Security Onion. Система Snort є лідером серед систем із відкритим кодом і отримала широке визнання як ефективне рішення мережевої системи виявлення вторгнень для широкого кола сценаріїв та випадків використання в локальних та корпоративних мережах. Визначено загальні риси мережевих систем виявлення вторгнень, їх позитивні та негативні особливості. Запропонована трирівнева «клієнт-серверна» загальна архітектура мережевої системи виявлення вторгнень із використанням веб-додатку. У порівнянні з дворівневою «клієнт-серверною» архітектурою або «файл-серверною» архітектурою трирівнева архітектура забезпечує, як правило, більшу масштабованість, кращу можливість конфігурування. Базовими шарами запропонованої архітектури є шар веб-додатків або кластер веб-додатків, шар сервера додатків, який може бути масштабовано, та шар баз даних. Визначено особливості побудови мережевих систем виявлення вторгнень на стороні сервера. Вузьким місцем усієї системи є набір підписів і незручний спосіб взаємодії з користувачем. Одна з найважливіших проблем сучасних систем полягає в тому, що даний набір не може відстежувати загрози, які не мали прецедентів у минулому. Тому основним напрямом досліджень є впровадження пошуку вторгнень на основі пошуку аномальної активності. Наступна проблема, що була виявлена та досліджувалась, полягає в розробці дружніх інтерфейсів. Дана проблема вирішується впровадженням веб-додатку, який може ефективно взаємодіяти з сервером і на якому розміщені системи виявлення вторгнень та база даних, що зберігає всю необхідну інформацію. Перспективними напрямами досліджень слід вважати розробку методів пошуку вторгнень на основі пошуку аномальної активності та їх впровадження в реальних комп’ютерних мережах. Табл.: 1. Іл.: 2. Бібліогр.: 6 назв.

УДК 004.2; 004.7

Риндич Е.В., Коняшин В.В., Зайцев С.В., Усов Я.Ю. Особенности создания сетевой системы обнаружения вторжений в компьютерные системы. Математические машины и системы. 2018. № 3. С. 89 – 96.

Исследованы существующие сетевые системы обнаружения вторжений (Intrusion Detection System, IDS) на основе хоста (Host-based intrusion detection system, HIDS) и сетевые системы обнаружения (Network intrusion detection system, NIDS). Особое внимание уделено системам с открытым кодом как таким, которые предоставляют возможность провести исследование не только работы, а и архитектуры программного обеспечения и принципов их реализации. Исследованы такие системы, как Snort, Suricata, Bro IDS, Security Onion. Система Snort является лидером среди систем с открытым кодом и получила широкое признание как эффективное решение сетевой системы обнаружения вторжений для широкого круга сценариев и случаев использования в локальных и корпоративных сетях. Определены общие черты сетевых систем обнаружения вторжений и их положительные и негативные особенности. Предложена обобщенная трехуровневая «клиент-серверная» архитектура сетевой системы обнаружения вторжений с использованием веб-приложения. По сравнению с двухуровневой «клиент-серверной» архитектурой или «файл-серверной» архитектурой, трехуровневая архитектура обеспечивает, как правило, большую масштабируемость, лучшую возможность конфигурирования. Базовыми слоями предложенной архитектуры являются слой веб-приложений и кластер веб-приложений, слой сервера приложений, который может масштабироваться, и слой баз данных. Определены особенности построения сетевых систем обнаружения вторжений на стороне сервера. Узким местом всей системы является набор подписей и неудобство взаимодействия с пользователем. Одной из важнейших проблем современных систем является то, что сейчас данный набор не может отслеживать угрозы, которые не имели прецедентов в прошлом. Поэтому основным направлением исследований является внедрение поиска вторжений на основе поиска аномальной активности. Следующая проблема, которая была обнаружена и исследована, заключается в разработке дружественных интерфейсов. Данная проблема решается внедрением веб-приложения, которое может эффективно взаимодействовать с сервером, на котором размещены системы обнаружения вторжений и база данных, хранящая всю необходимую информацию. Перспективными направлениями исследований следует считать разработку методов поиска вторжений на основе поиска аномальной активности и их внедрение в реальные компьютерные сети. Табл.: 1. Ил.: 2. Библиогр.: 6 назв.


УДК 681.513

Броварець О.О. Залежність якості виконання технологічних операцій від граничної швидкодії інформаційно-технічних систем локального оперативного моніторингу стану сільськогосподарських угідь. Математичні машини і системи. 2018. № 3. С. 97 – 108.

Існуючі способи керування агробіологічним станом ґрунтового середовища за наявними методиками не враховують варіабельності їх параметрів по площі сільськогосподарських угідь. Найбільш ефективним способом оперативного моніторингу агробіологічного стану сільськогосподарських угідь є вимірювання електропровідних характеристик ґрунтового середовища. Електропровідні властивості ґрунтового середовища є комплексним показником його агробіологічного стану, який враховує твердість, вологість, вміст поживних речовин у ґрунті, тощо. Високий вміст вологи, солей та поживних речовин у ґрунті сприяє підвищенню показників електропровідності ґрунтового середовища у межах одного поля, які реєструються інформаційно-технічною системою локального оперативного моніторингу агробіологічного стану сільськогосподарських угідь. Така інформація дозволяє виділяти зони варіабельності ґрунтового середовища та здійснювати ефективне керування агробіологічним станом сільськогосподарських угідь. Інформаційно-технічну систему локального оперативного моніторингу агробіологічного стану сільськогосподарських угідь використовують перед виконанням технологічної операції, одночасно з виконанням технологічної операції (сівба, внесення мінеральних добрив тощо), протягом вегетації та після збирання врожаю. Запропонована математична модель для визначення залежності якості виконання технологічних операцій від граничної швидкодії інформаційно-технічних систем локального оперативного моніторингу стану сільськогосподарських угідь. Дана модель дає можливість забезпечити ефективне керування якістю виконання технологічних операцій. Це відкриває нові перспективи до ведення органічного землеробства з використанням таких «розумних» сільськогосподарських машин. Іл.: 1. Бібліогр.: 15 назв.

УДК 681.513

Броварец А.А. Зависимость качества выполнения технологических операций от предельного быстродействия информационно-технических систем локального оперативного мониторинга состояния сельскохозяйственных угодий. Математические машины и системы. 2018. №3. С. 97 – 108.

Существующие способы управления агробиологическим состоянием почвенной среды по имеющимся методикам не учитывают вариабельности их параметров по площади сельскохозяйственных угодий. Наиболее эффективным способом оперативного мониторинга агробиологического состояния сельскохозяйственных угодий является измерение электропроводящих характеристик почвенной среды. Электропроводящие свойства почвенной среды являются комплексным показателем его агробиологического состояния, учитывающим твердость, влажность, содержание питательных веществ в почве и тому подобное. Высокое содержание влаги, солей и питательных веществ в почве способствует повышению показателей электропроводности почвенной среды в пределах одного поля, регистрируется информационно-технической системой локального оперативного мониторинга агробиологического состояния сельскохозяйственных угодий. Такая информация позволяет выделять зоны вариабельности почвенной среды и осуществлять эффективное управление агробиологическим состоянием сельскохозяйственных угодий. Информационно-техническую систему локального оперативного мониторинга агробиологического состояния сельскохозяйственных угодий используют перед выполнением технологической операции, одновременно с выполнением технологической операции (сев, внесение минеральных удобрений и т.п.), в течение вегетации и после уборки урожая. Предложена математическая модель для определения зависимости качества выполнения технологических операций от предельной быстрой информационно-технической системы локального оперативного мониторинга состояния сельскохозяйственных угодий. Данная модель дает возможность обеспечить эффективное управление качеством исполнения технологических операций. Это открывает новые перспективы для ведения органического земледелия с использованием таких «умных» сельскохозяйственных машин. Ил.: 1. Библиогр.: 15 назв.


                         
МОДЕЛЮВАННЯ І УПРАВЛІННЯ 

УДК 519.657:004.021

Розглянуто задачу побудови емпіричних формул декількох змінних для наближеного представлення експериментальних даних. Для знаходження оптимальних значень параметрів емпіричних формул запропоновано адаптувати алгоритм диференціальної еволюції. Це один із кращих еволюційних алгоритмів, який стабільно знаходить глобальний оптимум функції за мінімальний час. Еволюційний процес в алгоритмі починається з генерації популяції випадкових векторів, координати яких представляють собою можливі значення шуканих параметрів. Далі з використанням операторів схрещування, мутації та селекції вектори постійно модифікуються з метою зменшення похибки наближення експериментальних даних емпіричною формулою. Алгоритм завершується, якщо вичерпано максимальне число поколінь популяції або відбувається стагнація еволюційного процесу. Запропонований алгоритм дозволяє знаходити оптимальні значення параметрів емпіричних формул різних типів (лінійних і нелінійних відносно параметрів) з використанням різних норм: квадратичної, рівномірної та ін. Визначено найкращі значення параметрів налаштування алгоритму: розміру популяції, сили мутації, ймовірності схрещування. Розглянуто приклади побудови лінійної емпіричної формули чотирьох змінних для обчислення вмісту оксиду заліза за показниками рентгенівського емісійного датчика та нелінійної емпіричної формули двох змінних для наближеного подання експериментальних даних щодо густини розбавленого сольового розчину в залежності від температури і концентрації солі. Отримані результати наближення експериментальних даних з різних областей науки і техніки дозволили зробити висновок про ефективність запропонованого алгоритму. Крім того, він простий у реалізації та використанні (містить мало параметрів, що потребують налаштування). Табл.: 2. Бібліогр.: 17 назв.

УДK 519.657:004.021


Рассмотрена задача построения эмпирических формул нескольких переменных для приближенного представления экспериментальных данных. Для нахождения оптимальных значений параметров эмпирических формул предложено адаптировать алгоритм дифференциальной эволюции. Это один из лучших эволюционных алгоритмов, стабильно находящий глобальный оптимум функции за минимальное время. Эволюционный процесс в алгоритме начинается с генерации популяции случайных векторов, координаты которых представляют собой возможные значения искомых параметров. Далее с использованием операторов скрещивания, мутации и селекции векторы постоянно модифицируются в целях уменьшения погрешности приближения экспериментальных данных эмпирической формулой. Алгоритм заканчивается, если исчерпано максимальное число поколений или происходит стагнация эволюционного процесса. Предложенный алгоритм позволяет находить оптимальные значения параметров эмпирических формул разных типов (линейных и нелинейных относительно параметров) с использованием различных норм: квадратичной, равномерной и др. Определены наилучшие значения параметров настройки алгоритма дифференциальной эволюции: размера популяции, силы мутации, вероятности скрещивания. Рассмотрены примеры построения линейной эмпирической формулы четырех переменных для вычисления содержания оксида железа по показаниям рентгеновского эмиссионного датчика и нелинейной эмпирической формулы двух переменных для приближенного представления экспериментальных данных о плотности разбавленного солевого раствора в зависимости от температуры и концентрации соли. Полученные результаты приближений экспериментальных данных из разных областей науки и техники позволили сделать вывод об эффективности предложенного алгоритма. Кроме того, он прост в реализации и использовании (содержит мало параметров, требующих настройки). Табл.: 2. Библиогр.: 17 назв.

УДК 519.8

У роботі представлено математичну модель оптимізаційної задачі мінімізації на комбінаторній множині перестановок, яка може бути моделлю багатьох прикладних задач. Математична модель на комбінаторній множині перестановок, згідно з методом  їх генерування, розглядається на графі, вершини якого відповідають точкам множини перестановок. Описаний алгоритм складається з п’яти послідовних кроків і забезпечує знаходження єдиного оптимального розв’язку оптимізаційної задачі мінімізації з урахуванням комбінаторних властивостей множини перестановок. На першому кроці здійснюється нормалізація додаткових обмежень  згідно з порядком зростання коефіцієнтів цільової функції: матриця нормалізації, що забезпечує перетворення отриманих розв’язків у необхідну форму для обмежень чи цільової функції. На другому кроці знаходиться опорний розв’язок, який задовольняє всі обмеження задачі. Причому пошук здійснюється серед граничних точок графа обмежень. Третій крок полягає у побудові приростів цільової функції у порядку зростання та вибору мінімального. Шляхом транспозицій відповідних елементів опорного розв’язку визначаються всі інші можливі оптимальні розв’язки, причому розраховуються лише прирости цільової функції. Мінімальний приріст дозволяє знайти найкращий оптимальний розв’язок серед них. На четвертому кроці алгоритму здійснюється перевірка виконання обмежень і визначається оптимальний розв’язок. На п’ятому кроці обчислюється мінімальне значення цільової функції. У статті представлено числовий приклад, який демонструє роботу алгоритму. За рахунок використання транспозиції елементів у перестановці відбувається скорочення кроків розв’язання задачі мінімізації, що й показано у наведеному числовому прикладі. Розв’язок знайдено за шість кроків, при покращенні опорного розв’язку було розглянуто п’ять транспозицій,у той же час при повному переборі необхідно було б проводити розрахунок по 24 перестановках з урахуванням обмежень. Тому запропонований алгоритм забезпечує найкоротший шлях знаходження оптимального розв’язку, при якому досягається мінімальне значення цільової функції на множині перестановок. Іл.: 3. Бібліогр.: 19 назв.

УДК 519.8

В работе представлена математическая модель оптимизационной задачи минимизации на комбинаторном множестве перестановок, которая может быть моделью многих прикладных задач. Математическая модель на комбинаторном множестве перестановок по методу их генерирования рассматривается на графе, вершины которого соответствуют точкам множества перестановок. Описанный алгоритм состоит из пяти последовательных шагов и обеспечивает нахождение единого оптимального решения оптимизационной задачи минимизации с учетом комбинаторных свойств множества перестановок. На первом этапе осуществляется нормализация дополнительных ограничений согласно порядку возрастания коэффициентов целевой функции: матрица нормализации, что обеспечивает преобразование полученных решений в необходимую форму для ограничений или целевой функции. На втором шаге находится опорное решение, которое удовлетворяет все ограничения задачи. Причем, поиск осуществляется среди граничных точек графа ограничений. Третий шаг заключается в построении приростов целевой функции в порядке возрастания и выбора минимального. Путем транспозиций соответствующих элементов опорного решения определяются все другие возможные оптимальные решения, но рассчитываются только приросты целевой функции. Минимальный прирост позволяет найти лучшее оптимальное решение среди них. На четвертом шаге алгоритма осуществляется проверка выполнения ограничений и определяется оптимальное решение. На пятом шаге вычисляется минимальное значение целевой функции. В статье представлен числовой пример, демонстрирующий работу алгоритма. За счет использования транспозиции элементов в перестановке происходит сокращение шагов решения задачи минимизации, что показано в приведенном числовом примере. Решение найдено за шесть шагов, при улучшении опорного решения было рассмотрено пять транспозиций, в то же время при полном переборе необходимо было бы проводить расчет по 24 перестановкам с учетом ограничений. Поэтому предложенный алгоритм обеспечивает кратчайший путь нахождения оптимального решения, при котором достигается минимальное значение целевой функции на множестве перестановок. Ил.: 3. Библиогр.: 19 назв.



УДК 536.24

У статті вперше побудована узагальнена просторова математична модель розрахунку температурних полів у порожньому ізотропному тілі обертання з відомими рівняннями твірних ліній у циліндричній системі координат, яке обертається з постійною кутовою швидкістю навколо осі OZ, з урахуванням кінцевої швидкості розповсюдження тепла у вигляді змішаної крайової задачі для гіперболічного рівняння теплопровідності з початковими і граничними умовами за умови, що теплофізичні властивості тіла є постійними, а внутрішні джерела тепла відсутні. У початковий момент часу температура тіла є постійною, а на зовнішній поверхні тіла відомі значення температури і теплового потока, які є неперервні функції координат. Гіперболічне рівняння теплопровідності отримано із узагальненого рівняння переносу енергії для рушійного елемента суцільного середовища з урахуванням скінченності величини швидкості поширення тепла. Для вирішення отриманої крайової задачі шукане температурне поле представлено у вигляді комплексного ряду Фур'є. Рішення отриманих крайових задач для коефіцієнтів Фур'є були знайдені з застосуванням інтегральних перетворень Лапласа і побудованого нового інтегрального перетворення для двовимірного кінцевого простору. Власні значення і власні функції для ядра інтегрального перетворення знаходяться за допомогою методів кінцевих елементів і Гальоркіна. При цьому було зроблено розбиття області на симплекс-елементи. У підсумку температурне поле у порожньому ізотропному тілі обертання знайдено у вигляді збіжних рядів за функціями Фур'є. Отримане рішення крайової задачі є двічі неперервно диференційованим за просторовими координатами і один раз за часом. Знайдений розв’язок узагальненої крайової задачі теплообміну ізотропного тіла обертання, яке обертається, з урахуванням скінченності величини швидкості поширення тепла може знайти застосування при модулюванні температурних полів, які виникають у багатьох технічних системах (супутники, сортопрокатні валки, ротори енергетичних агрегатів, дискові гальма та ін.). Іл.: 3. Бібліогр.: 4 назв.

УДК 536.24

Математические машины и системы. 2018. № 3. С. 125 – 134.

В статье впервые построена обобщенная пространственная математическая модель расчета температурных полей в полом изотропном теле вращения с известными уравнениями образующих линий в цилиндрической системе координат, которое вращается с постоянной угловой скоростью вокруг оси OZ, с учетом конечной скорости распространения тепла в виде смешанной краевой задачи для гиперболического уравнения теплопроводности с начальными и граничными условиями при условии, что теплофизические свойства тела являются постоянными, а внутренние источники тепла отсутствуют. В начальный момент времени температура тела является постоянной, а на наружной поверхности тела известны значения температуры и теплового потока, которые являются непрерывными функциями координат. Гиперболическое уравнение теплопроводности получено из обобщенного уравнения переноса энергии для движущегося элемента сплошной среды с учетом конечности величины скорости распространения тепла. Для решения полученной краевой задачи искомое температурное поле представлено в виде комплексного ряда Фурье. Решение полученных краевых задач для коэффициентов Фурье были найдены с применением интегральных преобразований Лапласа и построенного нового интегрального преобразования для двумерного конечного пространства. Собственные значения и собственные функции для ядра интегрального преобразования находятся с помощью методов конечных элементов и Галеркина. При этом было сделано разбиение области на симплекс-элементы. В результате температурное поле в полом изотропном теле вращения найдено в виде сходящихся рядов по функциям Фурье. Полученное решение краевой задачи является дважды непрерывно дифференцированным по пространственным координатам и один раз по времени. Найденное решение обобщенной краевой задачи теплообмена полого изотропного тела вращения, которое вращается, с учетом конечности величины скорости распространения тепла может найти применение при моделировании температурных полей, возникающих во многих технических системах (спутники, сортопрокатные валки, роторы энергетических агрегатов, дисковые тормоза и др.). Ил.: 3. Библиогр.: 4 назв.



УДК 004.942.519.87
(045)

Модель транспортної задачі з проміжними пунктами (ТЗПП) у матричній постановці через свою універсальність і гнучкість є класичною. На її основі були розроблені методи й алгоритми мережевої оптимізації, де враховано специфіку реальних мереж, зокрема, ТЗПП, але серйозною проблемою залишаються критичні вимоги до параметрів пам'яті і швидкодії обчислювачів. Матричні моделі задач мережевої оптимізації мають принциповий недолік, пов'язаний із розмірністю: зазвичай реальне мережеве завдання містить вузли, пов'язані не з усіма іншими вузлами, а тільки з сусідніми, що добре видно на будь-якій географічній карті комунікацій, зате традиційна матрична версія мережевої моделі ТЗПП вимагає враховувати всі n2 зв'язків у матриці суміжності або nm зв'язків у матриці інциденцій, де n – кількість вузлів, m – кількість дуг. Якщо реально дуг немає, їх показники представляють фіктивними числами. Тому серйозною проблемою залишається здійснення переходу від матриці до мережі, яку в компактній формі можна уявити, зокрема, списками вузлів і дуг у реальній мережі, для чого необхідні спеціальні функції для реалізації певних елементів алгоритму. Таким важливим елементом є реалізація принципу балансу потоків у вузлі, що вперше введений у проблематиці потокової оптимізації, за яким алгебраїчна сума вхідних і вихідних потоків не перевищує потенціал вузла (пропозиція, попит). Електронні таблиці (ЕТ) та їх досконаліші версії з розвиненим набором функцій, процедур і програм-надбудов визначили ефективні інформаційні технології ЕТ-моделювання та ЕТ-оптимізації, які поповнили арсенал сучасної бізнес-аналітики. Саме ці кошти дозволили досліджувати мережеві структури, зокрема, визначаючи їх конфігурацію, вимушено змінну як реакція на зовнішні впливи. Запропонована мережева версія моделі ТЗПП може служити робочим інструментом для дослідження реальних завдань цього типу. Отриманий результат у середовищі електронної таблиці дозволяє адаптувати модель до реального стану об'єкта дослідження шляхом модифікації ЕТ-моделі, визначити дії щодо формування перспективного плану розвитку мережі, досліджуваного на моделі. Іл.: 7. Бібліогр.: 8 назв.

УДК 004.942.519.87(045)

Модель транспортной задачи с промежуточными пунктами (ТЗПП) в матричной постановке из-за своей универсальности и гибкости является классической. На ее основе были разработаны методы и алгоритмы сетевой оптимизации, где учтена специфика реальных сетей, в частности, ТЗПП, но  серьезной проблемой остаются критические требования к параметрам памяти и быстродействию вычислителей. Матричные модели задач сетевой оптимизации имеют принципиальный недостаток, связанный с размерностью: обычно реальная сетевая задача содержит узлы, связанные не со всеми другими узлами, а только с соседними, что хорошо видно на любой географической карте коммуникаций, зато традиционная матричная версия сетевой модели ТЗПП требует учитывать все n2 связей в матрице смежности или nm связей в матрице инциденций, где n – количество узлов, m – количество дуг. Если реально дуг нету, их показатели представляют фиктивными числами. Поэтому серьезной проблемой остается осуществление перехода от матрицы к сети, которую в компактной форме можно представить, в частности, списками узлов и дуг в реальной сети, для чего необходимы специальные функции для реализации определенных элементов алгоритма. Таким важным элементом является реализация принципа баланса потоков в узле, который впервые введен в проблематике поточной оптимизации, по которому алгебраическая сумма входных и выходных потоков не превышает потенциал узла (предложение, спрос). Электронные таблицы (ЭТ) и их совершенные версии с развитым набором функций, процедур и программ-надстроек определили эффективные информационные технологии ЕТ-моделирования и ЕТ-оптимизации, которые пополнили арсенал современной бизнес-аналитики. Именно эти средства позволили исследовать сетевые структуры, в частности, определяя их конфигурацию, вынужденно изменяемую как реакция на внешние воздействия. Предложенная сетевая версия модели ТЗПП может служить рабочим инструментом для исследования реальных задач этого типа. Полученный результат в среде электронной таблицы позволяет адаптировать модель к реальному состоянию объекта исследования путем модификации ЕТ-модели, определить действия по формированию перспективного плана развития сети, исследуемого на модели. Ил.: 7. Библиогр.: 8 назв.


УДК 519.237.5: 621.9

Розглядається проблема надійності вибіркового коефіцієнта кореляції при використанні його для визначення конкретної специфікації регресійної моделі. При конкретній специфікації визначається список членів моделі, які забезпечують найкращий бажаний набір вибраних характеристик моделі. Найчастіше для цього використовується одна навчальна вибірка, але можливий варіант із навчальною і екзаменаційною вибірками. В попередніх роботах показано, що найбільш надійним для визначення специфікації є використання коефіцієнта кореляції Пірсона. Разом з тим питання про межі його надійного застосування не розглядались. Необхідність такого дослідження викликана використанням у множинному регресійному аналізі малих коефіцієнтів кореляції, які формально можуть бути статистично не значимими. При цьому виникає два питання. Перше: яка абсолютна величина коефіцієнта кореляції може вважатись надійною для прийняття рішення про включення регресора в модель. Друге: який розмір має бути для екзаменаційної вибірки для того, щоб коефіцієнти кореляції в навчальній і екзаменаційній вибірках можна було віднести до однієї генеральної сукупності. Показано, що виділення за коефіцієнтом кореляції при значенні менше 0,2 сумнівне і необґрунтоване. В такій ситуації, по-перше, необхідні додаткові перевірки обґрунтованості включення таких регресорів у модель, а, по-друге, урахування цього факту при аналізі і використанні моделі. Перше, як правило, виконується, так як процедури вибору окремої структури зазвичай багатоступінчасті. Друге фактично забезпечується тим, що при експоненціальній формі розподілу сили впливу регресорів на «хвіст» моделі припадає незначна частина частки впливу, яка пояснюється моделлю. В тому випадку, коли матриця експерименту є результатом пасивного експерименту або випадковою, то при використанні екзаменаційної вибірки бажано використовувати для прийняття рішення медіану коефіцієнта кореляції, яка розрахована методом «складного ножа» або шляхом формування випадкових підвибірок з вихідної. Розмір екзаменаційної вибірки при застосуванні для конкретної специфікації двох вибірок може бути 0,25 від навчальної тільки в тому випадку, коли вона не менше 30 експериментів. В інших випадках необхідно приймати не менше, ніж 0,5. Табл.: 6. Іл.: 2. Бібліогр.: 10 назв.

УДК 519.237.5: 621.9

Рассматривается проблема надежности выборочного коэффициента корреляции для определения конкретной спецификации регрессионной модели. При конкретной спецификации определяется список членов модели, которые обеспечивают желательное множество выбранных характеристик модели. Чаще всего для этого используется только обучающая выборка, но возможны варианты с обучающей и экзаменационной. В предыдущих работах показано, что наиболее надежным для определения спецификации есть использование коэффициента корреляции Пирсона. Вместе с тем вопрос о границах его надежного использования не рассматривался. Необходимость такого исследования вызвана использованием во  множественном регрессионном анализе малых по абсолютному значению коэффициентов корреляции, которые формально могут быть незначимыми. При этом возникают два вопроса. Во-первых, какая абсолютная величина коэффициента корреляции может считаться надежной для принятия решения о включении регрессора в модель. Во-вторых, каким должен быть размер экзаменационной выборки, чтобы коэффициенты корреляции обучающей и экзаменационной можно было отнести к одной генеральной совокупности. Показано, что выделение по коэффициенту меньше 0,2 сомнительное и необоснованное. В этой ситуации, во-первых, нужны дополнительные проверки обоснованности включения регрессоров в модель, а, во-вторых, учет этого факта при анализе и использовании модели. Первое, как правило, выполняется, поскольку процедуры формирования структуры, как правило, многоступенчатые. Второе фактически обеспечивается тем, что при экспоненциальной форме распределения силы влияния регрессоров на «хвост» модели падает незначительная часть доли влияния, которая объясняется моделью. В том случае, когда матрица эксперимента является случайной, результатом пассивного эксперимента, то при использовании экзаменационной выборки, желательно для принятия решения использовать медиану коэффициента корреляции, рассчитанную методом «складного ножа» или путем формирования множества случайных выборок из исходной. Размер экзаменационной выборки при использовании её для спецификации может быть равен 0,25 от обучающей только в случае, когда она не меньше 30 экспериментов. В противном случае её размер необходимо устанавливать не менее 0,5. Табл.: 6. Ил.: 2. Библиогр.: 10 назв.


       ЯКІСТЬ, НАДІЙНІСТЬ І СЕРТИФІКАЦІЯ ОБЧИСЛЮВАЛЬНОЇ ТЕХНІКИ І ПРОГРАМНОГО ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ 

УДК 621.3.019.3

Стаття присвячена розробці наближених оцінок середнього напрацювання на відмову і середнього терміну служби відновлюваних виробів у рамках гіпотези про дифузійний закон розподілу (DN-розподіл). На етапі ескізного проектування виникає необхідність орієнтовної оцінки кількісних показників надійності нового виробу. При використанні традиційного і морально застарілого математичного апарату на основі експоненціального розподілу показники безвідмовності невідновлюваного і відновлюваного виробів у вигляді середнього напрацювання до відмови і середнього напрацювання на відмову ідентичні. Крім того, в рамках гіпотези про експоненціальний закон розподілу  відсутня залежність середнього напрацювання на відмову від часу експлуатації, що не відповідає дійсності, а також у рамках цієї моделі на сьогоднішній день немає розрахункової оцінки довговічності (терміну служби) відновлюваного виробу. Більш достовірні оцінки надійності можна отримати в рамках імовірнісно-фізичного підходу до теорії надійності, заснованого на використанні більш адекватних двопараметричних розподілів (DM і DN-розподілів), проте і в рамках цих моделей точні розрахунки показників надійності, на основі аналітичної залежності для параметра потоку відмов базуються на вихідних даних про надійність елементів і складових частин виробу, яких також, як правило, немає на етапі ескізного проектування. Тому на ранніх етапах проектування для практичних розрахунків доцільно використовувати наближені (феноменологічні) вираження, які не потребують використання докладної інформації про номенклатуру елементів і складових частин виробу і їх характеристики надійності, що дозволяють отримати хоча б наближені оцінки надійності при збереженні прийнятної на даному етапі проектування точності. В роботі отримані наближені вирази для оцінки середнього напрацювання на відмову і середнього терміну служби відновлюваних виробів, які не потребують використання повної інформації про номенклатуру та характеристики. Іл.: 1. Бібліогр.: 3 назв.

УДК 621.3.019.3

Статья посвящена разработке приближенных оценок средней наработки на отказ и среднего срока службы восстанавливаемых изделий в рамках гипотезы о диффузионном законе распределения (DN-распределение). На этапе эскизного проектирования возникает необходимость ориентировочной оценки количественных показателей надежности нового изделия. При использовании традиционного и морально устаревшего математического аппарата на основе экспоненциального распределения показатели безотказности невосстанавливаемого и восстанавливаемого изделий в виде средней наработки до отказа и средней наработки на отказ идентичны. Кроме того, в рамках гипотезы об экспоненциальном законе распределения отсутствует зависимость средней наработки на отказ от времени эксплуатации, что не соответствует действительности, а также в рамках этой модели на сегодняшний день не имеется расчетной оценки долговечности (срока службы) восстанавливаемого изделия. Более достоверные оценки надежности можно получить в рамках вероятностно-физического подхода к теории надежности, основанного на использовании более адекватных двухпараметрических распределений (DM и DN-распределений), однако и в рамках этих моделей точные расчеты показателей надежности на основе аналитической зависимости для параметра потока отказов базируются на исходных данных о надежности элементов и составных частей изделия, которых также, как правило, не имеется на этапе эскизного проектирования. Поэтому на ранних этапах проектирования для практических расчетов целесообразно использовать приближенные (феноменологические) выражения, не требующие использования подробной информации о номенклатуре элементов и составных частей изделия и их характеристиках надежности, позволяющие получить хотя бы приближенные оценки надежности при сохранении приемлемой на данном этапе проектирования точности. В работе получены приближенные выражения для оценки средней наработки на отказ и среднего срока службы восстанавливаемых изделий, не требующие использования полной информации о номенклатуре и характеристиках надежности элементов и составных частей, входящих в состав изделия. Ил.: 1. Библиогр.: 3 назв.   



           

      Останнє оновлення: Oct 1, 2018