«Системы и средства информатики»
Том 23, Выпуск 2, 2013г.

Оглавление | Об авторах

Аннотации и ключевые слова.

Скрытые каналы, порожденные метками, в дейтаграммах.

• А. А. Грушо  Институт проблем информатики Российской академии наук; Московский государственный университет им. М.В.Ломоносова, grusho@yandex.ru
• Н. А. Грушо   Институт проблем информатики Российской академии наук, info@itake.ru
• Е. Е. Тимонина   Институт проблем информатики Российской академии наук, eltimon@yandex.ru

Аннотация: Скрытые каналы, порожденные метками, определяются выделением в потоке данных участков, длины которых являются кодами скрыто передаваемой информации. Выделение участков данных осуществляется с помощью меток. Метки проще скрыть от выявления или можно передать их по другому каналу. В работе такие скрытые каналы описываются парой в определенном смысле синхронизированных процессов. Рассматриваемый способ скрытой передачи позволяет передавать большой объем скрываемой информации при незначительных изменениях в легальном потоке данных. Приведены примеры таких скрытых каналов. Доказана корректность кодирования и декодирования скрываемой информации в таких каналах. Показана возможность использования таких скрытых каналов не только для скрытой передачи информации, но также и для контроля целостности. Найдены способы построения доказуемо невидимых меток для таких каналов. Невидимость обеспечивается криптографическими методами. Реализуемость рассмотренных методов подтверждена экспериментально. Компьютерный макет для экспериментов использует только открытое программное обеспечение (ПО).

Ключевые слова: скрытые каналы; контроль целостности; невидимость скрытых каналов; протоколы передачи дейтаграмм

Топологическая модель изображений отпечатков пальцев.

• В. Ю. Гудков  Челябинский государственный университет, diana@sonda.ru
• О. С. Ушмаев  Институт проблем информатики Российской академии наук, oushmaev@ipiran.ru

Аннотация: Предложена новая модель изображения отпечатка пальца, в состав которой входят геометрические и топологические характеристики окрестностей частных признаков. Для построения модели изображения отпечатка пальца в окрестности каждого частного признака - разветвления или окончания папиллярной линии - исследуются топологические отношения между этими признаками. Примером топологического отношения является факт расположения двух частных признаков на одной папиллярной линии. Для каждого частного признака строится список топологических отношений, к которому добавлены метрические отношения (расстояния между частными признаками). Далее полученная модель может применяться в задачах биометрической идентификации. Эксперименты показали, что одновременное использование для идентификации метрических и топологических отношений существенно увеличивает точность идентификации. На базах FVC2004 ошибка FNMR при FMR= составила 2%

Ключевые слова: топологические векторы; события; длина связи; отпечаток пальца; идентификация

Метод параллельных цепей для распознавания изображений отпечатков пальцев.

• В. Ю. Гудков  Челябинский государственный университет, diana@sonda.ru

Аннотация: Предложен новый метод обработки изображений отпечатков пальцев, основанный на совместном прослеживании направлений папиллярных линий в двух каналах - света и тени (вместо прослеживания одного канала). В областях с хорошим качеством изображения направления потока в обоих каналах прослеживаются достаточно четко. Но в областях плохого качества направления могут прослеживаться заметно хуже. После сглаживания изображения и построения светотеней в каждом сегменте изображения формируются цепочки точек минимальной и максимальной величины. На основе результатов прослеживания формируются гипотезы о направлении потока папиллярных линий по каждому каналу, после чего принимается общее решение о направлении потока. Прослеживание цепочек в двух каналах позволяет существенно увеличить точность измерения направлений и плотностей папиллярных линий в областях с низким качеством изображения. Предложенный метод устойчив к изменению ширины линий и просветов, разрывам линий и другим дефектам изображения. Результатом обработки изображения является поле направлений потока папиллярных линий с матрицей достоверности. Матрица достоверности рассчитывается по степени согласованности направлений в каналах света и тени. Такое уточнение направления потока позволяет существенно увеличить точность распознавания отпечатков пальцев за счет более качественного выделения информативных признаков: окончаний и разветвлений папиллярных линий. отпечаток пальца; поле направлений; светотени; параллельные цепи

Ключевые слова: отпечаток пальца; поле направлений; светотени; параллельные цепи

Классификация людей по изображению лица на основе сравнительных признаков внешности.

• В. C. Конушин  Московский государственный университет им. М.В.Ломоносова, vadim@graphics.cs.msu.ru
• Т. М. Лукина   Московский государственный университет им. М.В.Ломоносова, tlukina@graphics.cs.msu.ru
• А. И. Кухаренко  Московский государственный университет им. М.В.Ломоносова, akuharenko@graphics.cs.msu.ru
• А. С. Конушин   Московский государственный университет им. М.В.Ломоносова, ktosh@graphics.cs.msu.ru

Аннотация: Предложен новый подход к классификации людей по изображению лица. Подход состоит из двух шагов. На первом шаге оценивается сходство между тестовым лицом и лицами из известной базы, для чего обучаются специальные классификаторы сравнительных признаков внешности. Сходство оценивается отдельно по каждому фрагменту лица, таким как рот, нос, глаза. В качестве признаков используются цвета, яркости, величины и направления градиента пикселов как по отдельности, так и в совокупности в виде гистограммы или параметров нормального распределения. На втором шаге выполняется классификация по искомой характеристике на основе посчитанного сходства с этими людьми. В качестве классификаторов используется метод опорных векторов с ядром RBF (Radial Basis Function). Предложенный алгоритм был протестирован на задаче гендерной классификации с использованием баз LFW (Labeled Faces in the Wild) и PubFig (Public Figures Face Database). Алгоритм показал точность классификации в 92,96%.

Ключевые слова: классификация людей; гендерная классификация людей; метод опорных векторов

Возрастная классификация людей по изображению лица на основе метода ранжирования и локальных бинарных шаблонов.

• А. В. Рыбинцев  Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова, arybintsev@graphics.cs.msu.ru
• Т. М. Лукина   Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова, tlukina@graphics.cs.msu.ru
• В. С. Конушин  Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова, vadim@graphics.cs.msu.ru
• А. С. Конушин   Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова, ktosh@graphics.cs.msu.ru

Аннотация: Предложен алгоритм возрастной классификации людей по изображению лица, являющийся развитием алгоритма, предложенного Chang с соавторами. Идея алгоритма заключается в построении набора бинарных классификаторов, каждый из которых определяет, старше человек на фотографии заданного возраста или нет. Итоговую оценку возраста тогда можно получить простым суммированием выходов всего набора классификаторов. Благодаря использованию в качестве признаков для классификации локальных бинарных шаблонов (ЛБШ) достигается повышение точности определения возраста человека в ущерб размеру классификатора. Предлагается ряд модификаций, позволяющих уменьшить размер классификатора и повысить скорость алгоритма при сохранении низкой ошибки классификации.
Эксперименты на базе MORPH показали ошибку определения возраста от 4,52 до 5 лет при времени классификации от 0,32 до 3,21 с на одно изображение в зависимости от используемых параметров.

Ключевые слова: классификация людей по лицу; возрастная классификация людей; локальные бинарные шаблоны

Поиск соответствий между ключевыми точками изображений радужных оболочек глаз с помощью метода проекционной фазовой корреляции.

• Е. А. Павельева  Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова, факультет вычислительной математики и кибернетики, paveljeva@yandex.ru

Аннотация: Работа основана на анализе и сопоставлении наиболее информативных точек текстуры радужной оболочки глаза - ключевых точек. Для нахождения ключевых точек используется преобразование Эрмита. Предлагается осуществлять поиск соответствий между ключевыми точками радужных оболочек с помощью метода проекционной фазовой корреляции локальных окрестностей ключевых точек. В методе проекционной фазовой корреляции преобразование Фурье применяется к разложениям функций интенсивности изображений в ряд Фурье по функциям Эрмита. В предложенном методе сопоставления ключевых точек не используется информация, связанная с их расположением. Метод позволяет добиться хороших результатов сравнения изображений и избежать ошибок, связанных с локальными сдвигами частей изображений и с попаданием век, ресниц и бликов на изображения.

Ключевые слова: распознавание по радужной оболочке глаза; фазовая корреляция; функции Эрмита; ключевые точки; биометрия

Дискриминантный анализ для классификации и прогнозирования результатов лечения.

• М. А. Драницына  Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова, факультет вычислительной математики и кибернетики, margarita13april@mail.ru
• Т. В. Захарова   Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова, факультет вычислительной математики и кибернетики, lsa@cs.msu.ru

Аннотация: Целью данной работы ставилась разработка методики классификации пациентов, проходящих лечение методом гипербарической оксигенации (ГБО), по эффективности лечения, построение математической модели оценки и прогноза состояния пациента во время проведения сеанса и всего курса терапии. В ходе работы была обследована группа из 161 пациента. Во время сеансов ГБО с помощью системы непрерывного компьютерного мониторинга проводились измерения физиологических параметров, характеризующих работу сердечно-сосудистой системы. Для решения поставленной задачи использован дискриминантный анализ. Коэффициент результативности классификации для тестовой выборки в предложенной модели составил более 75%. Был выполнен статистический анализ физиологических параметров пациентов во время прохождения процедуры ГБО и разработан метод классификации исследуемых объектов на основе статистических выводов и экспертных оценок.

Ключевые слова: дискриминантный анализ; дискриминантные переменные; классификационные функции; прогнозирование

Исследование сложной задачи диагностики артериальной гипертензии в методологии искусственных гетерогенных систем.

• И. А. Кириков  Калининградский филиал Института проблем информатики Российской академии наук, baltbipiran@mail.ru
• А. В. Колесников  Калининградский филиал Института проблем информатики Российской академии наук; Балтийский федеральный институт имени Иммануила Канта, avkolesnikov@yandex.ru
• С. Б. Румовская   Калининградский филиал Института проблем информатики Российской академии наук, sophiyabr@gmail.com

Аннотация: Рассмотрен подход к моделированию систем поддержки принятия решений на примере сложной задачи диагностики артериальной гипертензии (АГ) в рамках синергетической парадигмы искусственного интеллекта (ИИ). Исследования проведены на моделях <<гетерогенной>> и <<гомогенной>> задачи и релевантны новой научной картине мира в биомедицине, базирующейся на принципах разнообразия, дополнительности, сотрудничества и относительности, с целью создания информационной гибридной интеллектуальной системы для консультаций врача по выявлению АГ. Представлены результаты системного анализа сложной задачи диагностики АГ (СЗДАГ) в рамках проблемно-структурной (ПС) методологии, а именно: идентификация и редукция сложной задачи, спецификация подзадач, выбор методов для решения однородных подзадач и проверка неоднородности сложной задачи.

Ключевые слова: система поддержки принятия решений; функциональная гибридная интеллектуальная система; гетерогенная задача; диагностика артериальной гипертензии

Агрегирование геоконцепций при генерализации карты с учетом логической согласованности и семантической точности .

• С. К. Дулин  Институт проблем информатики Российской академии наук, s.dulin@ccas.ru
• Н. Г. Дулина  Вычислительный центр им. А.А. Дородницына Российской академии наук, ngdulina@mail.ru
• П. В. Ермаков   Институт проблем информатики Российской академии наук, petcazay@gmail.com

Аннотация: В последние годы резко возросло количество стационарных и мобильных устройств, использующих автоматизированные методы генерализации карты. Это порождает проблему обеспечения качества визуализации цифровых моделей карты. Генерализация должна не только гарантировать определенные стандарты для производного масштаба карты, но и поддерживать определенный уровень семантики. Чтобы проводить объективные сравнения различных результатов генерализации, целесообразно ввести семантическую меру точности агрегирования областей и геоконцепций. Представлен подход, показывающий, как эта мера может использоваться, чтобы сравнивать результаты генерализации. Рассмотрены также методы определения взаимосвязей между n геоконцепциями, которые необходимо распределить по N агрегатам так, чтобы в каждом агрегате оказались геоконцепции, наиболее сходные друг с другом по совокупности m выбранных описательных признаков. Введена функция сходства геоконцепций по совокупности k выбранных признаков, нормированная на максимальный диапазон значений признака на множестве из n геоконцепций.

Ключевые слова: генерализация; качество геоданных; агрегирование областей карты; агрегирование геоконцепций

Теоретические аспекты разработки методологии программирования рекуррентной архитектуры.

• Д. В. Хилько  Институт проблем информатики Российской академии наук, dhilko@yandex.ru
• Ю. А. Степченков   Институт проблем информатики Российской академии наук, YStepchenkov@ipiran.ru

Аннотация: Cтатья посвящена новой рекуррентно-потоковой парадигме вычислений и методологии решения и программирования задач в среде разрабатываемого вычислительного устройства, архитектура которого реализует идеи и принципы описываемой парадигмы. Рассмотрена реализация новой парадигмы в многоядерной потоковой рекуррентной архитектуре (МПРА). Доказана сходимость рекуррентной организации вычислительного процесса с использованием понятий и теорем теории рекурсивных функций. Описана проблема разработки программного обеспечения (ПО), способного функционировать в среде рекуррентной архитектуры. Предложена специализированная рекуррентно-потоковая методология программирования, охватывающая все этапы проектирования ПО. Продемонстрировано применение методологии для решения задачи распознавания изолированных слов (РИС) в среде новой архитектуры. Проведена также поэтапная реализация одного из алгоритмов данной задачи - полосовой фильтрации - в соответствии с временной структурой деятельности методологии.

Ключевые слова: парадигма вычислений; методология программирования; рекурсивность; потоковая архитектура

Методические вопросы формирования системы технического обеспечения информационно-телекоммуникационных сетей.

• А. А. Зацаринный  Институт проблем информатики Российской академии наук, azatsarinny@ipiran.ru
• Н. Г. Буроменский  Филиал ФГКУ "46 ЦНИИ" Минобороны России, г. Мытищи, buromienskii@mail.ru
• А. И. Гаранин   Институт проблем информатики Российской академии наук, algaranin@mail.ru

Аннотация: Приведены основные понятия применительно к объекту исследования. Показано, что формирование системы технического обеспечения (СТО) информационно-телекоммуникационных сетей (ИТС) является комплексной системотехнической проблемой, охватывающей весьма широкий круг взаимосвязанных процессов на всех этапах жизненного цикла ИТС. Сформулированы основные из них примерно в той последовательности, в которой они должны решаться в ходе создания СТО.
Последовательно излагаются этапы проведения исследований по созданию СТО, задачи и получаемые при этом результаты. Дана аналитическая модель функционирования СТО и общая схема метода формирования СТО. Показано, что математическое описание процессов функционирования сложных иерархических систем, подобных системе СТО ИТС, - чрезвычайно сложная и серьезная проблема. Решать ее предлагается в два этапа. На первом этапе описание дается в форме абстрактной математической формализации процесса функционирования с использованием теории множеств (отношений на множестве или между множествами и функциональных отображений). На втором этапе выделяются отдельные наиболее важные процессы системы, такие как ремонт, техническое обслуживание, снабжение новыми техническими средствами (ТС), ЗИП (запасные части, инструменты, принадлежности), и осуществляется переход от интуитивных понятий к детализированному математическому описанию с использованием аналитико-вероятностных моделей. Предложена примерная структурная схема СТО.
Обоснован базовый состав нормативного обеспечения СТО ИТС.

Ключевые слова: система; информационно-телекоммуникационная система; система технического обеспечения; исследование; проектирование; разработка; эксплуатация; эффективность; моделирование; структура

К вопросу о сравнительной оценке эффективности ситуационных центров.

• А. А. Зацаринный  Институт проблем информатики Российской академии наук, azatsarinny@ipiran.ru
• Ю. С. Ионенков   Институт проблем информатики Российской академии наук, uionenkov@ipiran.ru
• А. П. Шабанов   Институт проблем информатики Российской академии наук, apshabanov@mail.ru

Аннотация: На основе структурно-функционального представления ситуационного центра (СЦ) и учета влияния организационного компонента, включая человеческий фактор, рассматриваются вопросы оценки эффективности СЦ, решающих однотипные задачи. При этом используется принцип комплексности оценки, заключающийся в том, что эффективность функционирования СЦ определяется показателями эффективности его компонентов: функционального, технологического, технического, эксплуатационного и организационного. Предложена система показателей эффективности каждого из компонентов. Представлена методика сравнительного анализа эффективности СЦ и приведены примеры расчета. Показано, что разработка и внедрение высокоэффективных системотехнических решений, обеспечивающих выполнение полного перечня требуемых функциональных задач, даже при создании достаточной технической инфраструктуры не позволит обеспечить высокую эффективность СЦ при низком уровне эксплуатационного и организационного компонентов.

Ключевые слова: ситуационный центр; эффективность; показатели

Формирование системы целей для ситуационного управления.

• А. П. Сучков  Институт проблем информатики Российской академии наук, asuchkov@ipiran.ru

Аннотация: Обсуждаются основные принципы формирования структуры, содержания и реализации системы целей в системах управления реального времени, связанных с ситуационным анализом. Используются известные критерии SMART для проверки эффективности целеполагания в системах управления и способ формализация цикла управления OODA. В соответствии с выбранными способами формализации сформирован типовой перечень основных целей управления по разделам наблюдение, ориентирование, решение и действие. Обсуждаются вопросы конкретизации целей, количественной оценки степени их достижения, обобщенные критерии эффективности управ\-ле\-ния на основе ситуационного анализа. Показано, что формирование количественных показателей степени реализации целей необходимо основывать на сочетании объективных показателей деятельности органа управления и методов экспертной и статистической оценки параметров внешней среды.

Ключевые слова: система управления; ситуационный анализ; система целей

Универсальный паттерн организации ситуационных центров.

• А. В. Колесников  Балтийский федеральный университет им. И. Канта, Калининградский филиал Института проблем информатики Российской академии наук, avkolesnikov@yandex.ru
• А. А. Меркулов  Балтийский федеральный университет им. И. Канта, alex.merkulov@mail.ru

Аннотация: Предложена междисциплинарная технология организации систем управления, опирающаяся на подходы технетики, организационной кибернетики и аутопойезиса. Разработан инвариантный паттерн моделирования - VSM (Viable System Model, модель жизнеспособности системы) Cenose, представленный в виде абстрактной модели и платформы проектирования ситуационных центров (СЦ) - компьютерных систем поддержки принятия решений (КСППР), реализованный на ее основе. Платформа <<Ситуационный центр VSM Cenose>> может использоваться для предприятий и организаций различного рода деятельности, формы собственности, способа учета, размера, сложности и других параметров. Разработан механизм проецирования паттерна от метамодели, через абстрактную и конкретную модель на ландшафт предприятий и организаций. Показаны преимущества проектирования и управления на основе единой контекстной информационной среды, позволяющей свободно перемещаться по всем уровням иерархических структур и сохранять общий контроль над ситуацией без потери детальности.}

Ключевые слова: паттерн проектирования; технетика; организационная кибернетика; аутопойезис; системы поддержки принятия решений; ситуационный центр

Программный продукт
«Ситуационный центр VSM Cenose».

• А. В. Колесников  Балтийский федеральный университет им. И. Канта, Калининградский филиал Института проблем информатики Российской академии наук, avkolesnikov@yandex.ru
• А. А. Меркулов  Балтийский федеральный университет им. И. Канта, alex.merkulov@mail.ru

Аннотация: Приведено описание платформы <<Ситуационный центр VSM Cenose>> для конфигурирования и обеспечения функционирования ситуационного центра (СЦ) в организационных структурах различных форм собственности и видов деятельности. Основные функции: отображение внешней и внутренней среды с помощью специализированного многомерного и многофакторного графического интерфейса; отображение информации прогнозного характера; объединение различных способов описания; представление информации в соответствии с принципами: от общего к частному, сверху вниз; инвариантность относительно изменения способов учета, формы ведения бизнеса вследствие организации комплекса на основе идей технетики и организационной кибернетики; расширение функциональности комплекса в процессе эксплуатации за счет миграции технологических шаблонов как между уровнями организационной структуры, так и между разными системами вследствие удовлетворения принципам рекурсии, самоподобия и фрактальности; взаимообмен данными с программами сторонних разработчиков. Отличительной особенностью является использование технологии VSM (Viable System Model) Cenose, что делает СЦ универсальной платформой для тиражирования СЦ.

Ключевые слова: ситуационный центр; программная платформа; паттерн VSM Cenose

Предобработка данных и выявление логических закономерностей на основе генетического алгоритма.

• В. Н. Гридин  Центр информационных технологий в проектировании Российской академии наук, info@ditc.ras.ru
• В. И. Солодовников   Центр информационных технологий в проектировании Российской академии наук, info@ditc.ras.ru

Аннотация: Рассмотрена возможность совместного использования генетических алгоритмов (ГА) с методами поиска логических закономерностей в задачах <<интеллектуального>> анализа данных. Предложен комбинированный алгоритм предобработки данных, заключающийся в сегментации и выделении наиболее информативных значений признаков и их сочетаний. Он может быть отнесен к так называемым островным алгоритмам, так как количество популяций выбирается равным количеству классов. Выбор такого количества популяций обусловлен тем, что оценку показателей точности и полноты правил целесообразно производить для каждого класса. Показано, что ГА позволяет осуществлять отбор логических закономерностей при анализе многомерных данных с достаточно высокой точностью и полнотой. Представленный алгоритм может использоваться для анализа данных в информационных хранилищах с целью выявления в них скрытых закономерностей, на основе которых осуществляется построение систем правил и деревьев решений.

Ключевые слова: генетический алгоритм; логическая закономерность; <<интеллектуальный>> анализ данных

Архитектурные решения для систем вычисления индикаторов тематических взаимосвязей науки и технологий.

• В. А. Минин  Российский фонд фундаментальных исследований, minin@rfbr.ru
• И. М. Зацман   Институт проблем информатики Российской академии наук, iz_ipi@a170.ipi.ac.ru
• В. А. Хавансков  Институт проблем информатики Российской академии наук, havanskov@a170.ipi.ac.ru
• С. К. Шубников  Институт проблем информатики Российской академии наук, sergeysh50@yandex.ru

Аннотация: Дано описание архитектурных решений для вычисления индикаторов тематических взаимосвязей науки и технологий. Предлагаемые решения являются основой создания информационных систем, которые не имеют аналогов в российской научно-технической сфере. Их создание необходимо для мониторинга и оценивания программ научных исследований и принятия решений на всех этапах программной научно-технической деятельности. Описана архитектура системы в целом и концептуальные решения по отдельным функциональным подсистемам. Эти решения основаны на методологии определения индикаторов тематических взаимосвязей, которая разработана в ИПИ РАН. Предлагаемые архитектурные решения обладают рядом принципиальных отличий от имеющихся зарубежных аналогов. Во-первых, появляется возможность выбора системы классификации областей знаний. Во-вторых, обеспечивается формирование и применение терминологических портретов рубрик для выбранной классификационной системы.

Ключевые слова: мониторинг и оценивание программ; взаимосвязи науки и технологий; методология определения индикаторов взаимосвязей; информационные системы; архитектурные решения

База данных «Труды сотрудников НЦВО РАН» как часть информационно-поисковой системы «Волоконная оптика».

• Т. А. Кочергина   Научный центр волоконной оптики Российской академии наук, tatyana@fo.gpi.ru
• Л. Д. Исхакова  Научный центр волоконной оптики Российской академии наук, ldisk@fo.gpi.ru
• Н. Е. Калёнов  Библиотека по естественным наукам Российской академии наук, nek@benran.ru
• М. М. Якшин   Библиотека по естественным наукам Российской академии наук, greycat.na.kor@gmail.com

Аннотация: Приведено описание информационно-поисковой системы (ИС) <<Волоконная оптика>>, представленной в свободном доступе в Интернете и направленной на информационное обеспечение исследований по данному научному направлению. Содержимое ИС пополняется путем экспертного отбора библиографических описаний из различных отечественных и зарубежных баз данных, дополненных не вошедшими в них публикациями сотрудников Научного центра волоконной оптики (НЦВО) РАН. Информационно-поисковая система предоставляет пользователям не только библиографическую информацию, но и возможность доступа к полным текстам научных статей (при наличии подписки) путем перехода по соответствующим ссылкам на сайт издательства или дистрибьютора. Рассмотрены основные возможности программного обеспечения ИС и практические подходы к работе с разделом <<Труды сотрудников НЦВО РАН>>. Представлены некоторые результаты библиометрического анализа публикаций сотрудников НЦВО РАН.

Ключевые слова: база данных; волоконная оптика; информационное обеспечение; научные электронные ресурсы