Математичні машини і системи. 2022 №4

РЕФЕРАТИ І СТАТТІ 


ОБЧИСЛЮВАЛЬНІ СИСТЕМИ 

УДК 621.3

Різник О.М. Нейромережа Хопфілда як відкрита динамічна система. Математичні машини і системи. 2022. № 4. С. 3–14.

Стаття містить аналіз моделі нейронної мережі Хопфілда з позицій концепції відкритих динамічних систем (ВДС), запропонованої нами раніше, за якою еволюцію Всесвіту можна представити як послідовність етапів розвитку ВДС, протягом яких формувались все більш складні ВДС, з яких згодом утворилиь живі клитини, подальший розвиток яких привів до появи людини та її інтелекту, формування цивілізації та появи штучного інтелекту. Подано огляд положень концепції ВДС та детально проаналізовано етап появи життя як колективного розвитку ВДС у формі популяцій нащадків материнської клітини, що привів до появи складних організмів, нервової системи, людини та інтелекту як нематеріальної форми розвитку ВДС. Висловлено припущення, що перетворення неживої макромолекули ВДС на живу клітину пов’язано з появою в її складі мультистабільної складової типу мережі Хопфілда, прототип якої – спінове скло є квантовим об’єктом, що існував ще до появи життя на Землі. Для його перевірки проведено детальний аналіз моделі мережі Хопфілда як лінійного многовиду, напнутого на множину запам’ятованих векторів даних. Представлено нове доведеня збіжності процесу конвергенції мережі та виявлено джерело енергії, необхідної живій клітині для розмноження. Запропоновано структуру живої ВДС, подібну мережі Хопфілда, доповнену модулем розмноження, схожим на молекулу ДНК, що повністю відповідає структурі перших бактерій на Землі, виявлених археологами. Результати дослідження підтверджують ефективність методів концепції ВДС при вивченні динаміки розвитку систем різної природи, включаючи новітні системи штучного інтелекту, поведінка яких може не піддаватись контролю. Іл.: 3. Бібліогр.: 27 назв.


UDC 681.3

У статті розглядається новий підхід до створення штучного нейрона та нейронних мереж як засобу розробки штучного інтелекту, подібного до природного. Стаття складається із двох частин. У першій частині розглядається система формування штучного інтелекту порівняно з системою формування природного інтелекту. Виходячи з розгляду й аналізу структури та функцій біологічного нейрона, зроблено висновок, що пам'ять зберігається в нейронах головного мозку на молекулярному рівні. Інформація, що сприймається людиною з моменту її народження та протягом усього життя, зберігається в ендоплазматичній мережі нейрона. У мозку людини знаходиться близько 100 мільярдів нейронів, причому кожен нейрон містить мільйони рибосом, що здійснюють синтез медіатора, який включає близько 10000 молекул. Якщо припустити, що одна молекула відповідає одній одиниці інформації, то пам’ять людини безмежна. У нервовій клітині відбувається синтез біологічно активних речовин, необхідних для аналізу та запам'ятовування інформації. Фабрикою з виробництва білків є ендоплазматичний ретикулум, у якому накопичуються мільйони рибосом. Одна рибосома синтезує білок зі швидкістю 15–20 амінокислот на секунду. Враховуючи те, що функціональна структура рибосом аналогічна машині Тьюренга, можна дійти висновку, що нейрон є аналоговим багатомашинним комплексом – швидкодіючим молекулярним багатомашинним суперкомп’ютером із надзвичайно простим аналоговим пристроєм програмування. Розглянуто штучний нейрон, запропонований Дж. Маккалоком та У. Піттсом як сильно спрощену математичну модель біологічного нейрона. Запропоновано максимально наближений аналог біологічного нейрона – нейроподібний елемент. Наведено опис нейроподібного елемента. Показано процес вирощування та запам'ятовування інформації в нейроподібному елементі порівняно з аналогічним процесом у нервовій клітині головного мозку. Іл.: 23. Бібліогр.: 23 назв.


УДК 623.764

Стаття наслідує практичні роботи, присвячені створенню у Києві (Україна) перших загальноміських комп’ютерних мереж, які об’єднували різні інститути Національної академії наук та інші організації з кінця шістдесятих років задовго до появи Інтернету. В результаті цих робіт постала нова концепція управління і методологія та технологія розподіленого управління, спочатку відома як WAVE, яка й надалі розвивалася і використовувалася в різних країнах світу в таких сферах, як мережеве управління, промисловість, соціальні системи, колективна робототехніка, військове командування та управління, антикризисне управління, національна та міжнародна безпека, оборона, розподілене моделювання, космічні системи тощо. У статті аналізується відношення розробленої Моделі просторового захоплення, результуючої Мови просторового захоплення (МПЗ) і Технології просторового захоплення (ТПЗ) до деяких психологічних і філософських понять вищого рівня. Робота представляє основи МПЗ і ТПЗ, а також деталі їх реалізації, обговорює можливий зв’язок цих понять із деякими законами теорії гештальта, такими як закон близькості, закон «хорошого» гештальта і закон фігури та фону. На прикладі динамічного рою переслідуваних одиниць стаття також показує, як за допомогою ТПЗ сформувати свого роду розподілену і глобальну обізнаність, що може забезпечити посилені оперативні можливості рою і практично використовуватися для організації колективної поведінки багатьох роботизованих блоків, які досліджують невідомі середовища з жорсткими умовами. У статті згадується, як ТПЗ може бути пов’язаною з такими вищими ментальними поняттями, як сприйняття, свідомість і навіть душа. Також вона демонструє зв’язок концепції ПЗ і її реалізації з теорією патернів, при цьому па-терн розглядається як фундаментальна та універсальна концепція в багатьох сферах людської діяльності, яка фактично протиставляється термінам логіки. Іл.: 13. Бібліогр.: 65 назв.


УДК 681.5.01:614.8

Однією з найактуальніших проблем сьогодення є проблема протидії надзвичайним ситуаціям різного походження. У кризових ситуаціях від успішності вирішення цієї проблеми залежить як спроможність функціонування об’єктів критичної інфраструктури, так і можливість налагодження нормальної поточної життєдіяльності міст і селищ України та їх жителів. У свою чергу, успішність вирішення зазначеної проблеми безпосередньо залежить від якості вирішення проблеми оперативного управління протидією надзвичайним ситуаціям. Одним із можливих шляхів вирішення цієї проблеми є автоматизація процесів планування та оперативного управління протидією надзвичайним ситуаціям із використанням ситуаційних центрів. У статті розглянуто проблеми автоматизації процесів планування та оперативного управління протидією надзвичайним ситуаціям із використанням ситуаційних центрів. Надано визначення ситуаційних центрів та охарактеризовано їх призначення й можливості. Наведено загальний огляд проблем планування і оперативного управління протидією надзвичайним ситуаціям та встановлено, що традиційні підходи до вирішення цих проблем потребують суттєвих змін. Зокрема, виявлено, що для планування процесів протидії надзвичайним ситуаціям традиційно використовуються плани дій, що представляють собою текстові документи, які містять регламентовану послідовність дій із протидії певній надзвичайній ситуації і не дозволяють отримувати рішення у випадку зміни поточної ситуації, не передбаченої у такому плані дій. У статті обґрунтовано доцільність використання графа простору станів для подання плану дій із протидії надзвичайним ситуаціям, запропоновано підходи для підтримки процесів оперативного управління протидією надзвичайним ситуаціям у ситуаційних центрах засобами системи підтримки прийняття рішень та визначено задачі подальших досліджень. Бібліогр.: 9 назв.


         ІНФОРМАЦІЙНІ І ТЕЛЕКОМУНІКАЦІЙНІ ТЕХНОЛОГІЇ  

УДК 004.772

Краскевич В.Є., Юрченко Ю.Ю. Програмна реалізація системи захисту підприємства. Математичні машини і системи. 2022. № 4. С. 62–67. 

У статті запропоновано реалізацію специфічної інформаційної системи забезпечення інформаційної безпеки підприємства. Досліджено та проаналізовано особливості міжнародного стандарту ISO/IEC-15408, який є методологією завдань, оцінки та каталогом вимог безпеки ІТ. Визначено специфіку застосування загальних критеріїв безпеки та як приклад впровадження на підприємстві «Загальних критеріїв» запропоновано застосування служб Active Directory. Визначено переваги служби каталогів Active Directory в порівнянні з робочою групою (Workgroup). Запропоновано покрокову побудову відмовостійкої системи захисту даних підприємства. Особливістю запропонованої системи є відмовостійкість служби каталогів, яка забезпечується шляхом розгортання серверів-контролерів домену в кожному домені. Визначено головні завдання запропонованої системи захисту даних, до яких належить комплексність охоплення функцій управління; ефективність використання комп’ютерно-телекомунікаційного обладнання і програмного забезпечення; адаптивність функціональної та інструментальної структури системи до особливостей керованого об’єкта. Запропонована комплексна система захисту даних складається з ряду компонентів, взаємопов’язаних між собою. Обов’язковою складовою налагодження комплексної системи захисту є організація системи резервного копіювання критичних баз даних, що включає в себе планування розкладу резервного копіювання для різних серверів. Для керування правами доступу додано групи користувачів, враховуючи особливості роботи підприємства, а налаштування політик дає можливість обмежити доступ до даних на файлових серверах підприємства у відповідності за різними рівнями доступу до інформації. Впровадження матеріалів дослідження у практику вирішення прикладних завдань, спрямованих на впровадження системи захисту даних на підприємствах, підтверджене актами практичного застосування на підприємстві ТОВ Медичний центр «Консиліум Медікал». Іл.: 3. Бібліогр.: 3 назв.


УДК 004.92; 372.881.1

Тищенко І.А. Голографічні 3D-технології в освіті. Математичні машини і системи. 2022. № 4. С. 68–74. 

У статті розглядаються аспекти використання сучасних інформаційних технологій в освітньому процесі. Аналізуються результати використання комп’ютерних технологій у донесенні інформації до учнів. Досліджується роль розвитку інформаційних технологій в освітній сфері, а також доцільність використання інноваційних методик в освіті. Одним із інноваційних приладів та технологій для освітян є голографічна 3D-вітрина та голографічні технології. Використання голографічних 3D-вітрин для відтворення мультимедійних презентацій та демонстрації об’єктів є сучасним та прогресивним методом донесення навчального матеріалу. Актуальність статті полягає в аргументації використання сучасних інформаційних технологій, які полегшують роботу викладача та збільшують можливості пристроїв, наявних в освітніх закладах. Портативність, мобільність та легкість – це запорука успішного використання ґаджетів у навчальних закладах. Освітній процес є невід’ємною частиною розвитку людини. Від методики донесення інформації залежить подальша зацікавленість учнів та результати, які вони будуть отримувати. Огляд підходів до донесення інформації надає змогу отримати алгоритм успішної презентації матеріалу для засвоєння й зацікавленості слухачів. Важливим аспектом навчального процесу є практичне спрямування навичок та порівняння реальних об’єктів і задач з тими, що розглядались в освітньому процесі. Використання голографічних моделей дозволить відтворити імітаційну модель будь-чого, що дозволить учням глибше зрозуміти матеріал. Інформаційні технології експлуатації голографічних 3D-вітрин, що застосовуються для моделювання завдань та прикладів, є інтуїтивно зрозумілими та оптимізованими під рівень володіння інформатикою середньостатистичного вчителя й викладача. Це дозволяє без зайвих проблем створювати освітній матеріал, уроки, лекції та практичні або лабораторні завдання кожному вчителю на звичайному персональному комп’ютері. У статті також описана методологія створення освітніх матеріалів для голографічної 3D-вітрини, що дозволить оптимізувати процес розробки навчальних матеріалів та допоможе глибше зрозуміти специфічні особливості функціонування голографічної 3D-вітрини. Іл.: 1. Бібліогр.: 6 назв.


   МОДЕЛЮВАННЯ І УПРАВЛІННЯ 

УДК 658.52.011.56:621.771.23-413

Основне завдання прокатного виробництва полягає у забезпеченні необхідної якості прокату. До найважливіших параметрів відносяться площинність і профіль листів, що прокатуються. Управління профілем та площинністю смуги є комплексною проблемою, для вирішення якої використовуються як засоби автоматичного контролю та регулювання технологічних параметрів, так і різні виконавчі органи, якими оснащуються прокатні стани. В даний час на листопрокатних станах широко застосовуються гідравлічні натискні пристрої як елементи швидкодіючих систем автоматичного регулювання товщини смуги (САРТ), а також систем керування профілем та площинністю. Застосовуються також системи фігурних валків зі своїм осьовим зміщенням у протилежних напрямах. Застосування на листопрокатних станах описаних вище спеціальних органів і систем управління формою і площинністю листа, що прокатується, забезпечує відповідність цих параметрів заданим вимогам. У статті досліджені фактори, що впливають на площинність та профіль листів, а також описані спеціальні органи та системи управління формою і площинністю листів стосовно автоматизованих систем управління технологічними процесами листових станів. У САРТ на на товстолистових станах (ТЛС) і широкосмугових станах гарячої прокатки як основний застосовується принцип підтримки сталості міжвалкового зазору. САРТ може будуватися за принципами відносного або абсолютного регулювання товщини смуги, які описані у статті. Пошуки достатньо універсального методу впливу на форму міжвалкового зазору призвели до створення системи фігурних валків з їх осьовим зміщенням у протилежних напрямах (безступінчасто регульований профіль валків). Така система забезпечує симетричну зміну профілю міжвалкового зазору, що легко пристосовується до будь-яких програм прокатки. Іл.: 4. Бібліогр.: 5 назв.


УДК 631.3:528.8:681.518

Існуючі способи керування агробіологічним станом ґрунтового середовища та відбором проб ґрунту за наявними методиками не враховують варіабельності їх параметрів за площею сільськогосподарських угідь. Для реалізації технології диференційованого внесення технологічного матеріалу використовується спрощений спосіб рівномірного розбиття поверхні поля на рівні квадрати (переважно площею 515 га) для подальшої діагностики та керування полем із використанням такої диференціації. З однієї сторони, такий поділ обумовлений зручністю та простотою даного методу, з іншої, відсутністю достовірних оперативних даних про поле та, відповідно, інструменту для поділу поля за іншими критеріями на основі вихідних даних. Спосіб рівномірного розбиття на рівні квадрати поверхні поля не враховує специфіки поля та зон неоднорідності. Як наслідок, низька достовірність даних, отриманих із використанням такого методу, а, відповідно, і можливість використання цих даних для якісного керування технологічними процесами з використанням технології диференційованого внесення технологічного матеріалу. При використанні такої методики у деяких випадках значення параметрів ґрунтового середовища будуть занижені, а в деяких завищені в межах одного квадрата. Диференційоване керування нормою внесення технологічного матеріалу у межах даного квадрата повинно буде здійснюватися саме на підставі середнього значення цього параметра. Тому такий спосіб реалізації диференційованого внесення технологічного матеріалу буде неефективним. За цих умов виникає необхідність у розробці методики аналізу зон неоднорідності (варіабельності) стану сільськогосподарських угідь із використанням засобів моніторингу та розробці програмного забезпечення для його реалізації. Володіння цією методикою відкриває нові перспективи до ведення органічного землеробства з використанням таких «розумних» сільськогосподарських машин. Табл.: 1. Іл.: 3. Бібліогр.: 20 назв.


         ЯКІСТЬ, НАДІЙНІСТЬ І СЕРТИФІКАЦІЯ ОБЧИСЛЮВАЛЬНОЇ ТЕХНІКИ І ПРОГРАМНОГО ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ 

УДК 004.05

Стаття присвячена вирішенню низки проблем, пов’язаних із визначенням залишкового ресурсу сталевих циліндричних резервуарів. При дослідженні негативних чинників, що впливають на ресурс експлуатації досліджуваних об’єктів, детальна увага приділяється геометричним конструктивним відхиленням, які з’являються у процесі використання цих технічних споруд. Як визначальний параметр обрані та досліджуються відхилення зовнішнього контуру днища резервуара, утворюючої стінки резервуара від вертикалі на рівні верху кожного поясу стінки та відхилення вимощення основи від горизонталі. В роботі приймається допущення, що прогнозування залишкового ресурсу базується на визначенні розрахунковим шляхом його мінімальної оцінки. Проводиться порівняння мінімальної оцінки із встановленим допустимим рівнем зносу досліджуваних конструкцій. Досягнення максимально допустимих критичних значень відхилень, нижче яких не забезпечується необхідний запас несучої заданості, визначається як граничний стан. Для виконання оцінки об’єктивного технічного стану та прогнозування залишкового ресурсу вказаних конструкцій, за відсутності значної статистики відмов, використовується ймовірнісно-фізичний підхід. У рамках цього підходу, щодо оцінки довговічності, лежить імовірнісна модель, яка застосовує DМ-розподіл відмов. Параметри моделі, що використовується, мають у своїй основі фізичну інтерпретацію. Основними параметрами, які враховуються, є середня швидкість зміни визначального параметра та коефіцієнт варіації узагальненого процесу деградації. У роботі наведено приклад, у якому встановлено залишковий та загальний ресурс служби сталевих циліндричних резервуарів. Отримані при розрахунках результати демонструють співрозмірність із допустимими нормативними значеннями та строками експлуатації, що наводяться в нормативній документації. У статті приведені критерії оцінки залишкового ресурсу досліджуваних сталевих циліндричних резервуарів, використання яких дозволить знизити експлуатаційні витрати за рахунок збільшення міжремонтних інтервалів. Табл.: 3. Іл.: 5. Бібліогр.: 14 назв.


 

 

 

 

      Останнє оновлення: Mar 16, 2023