«Системы и средства информатики»
Том 26, Выпуск 2, 2016г.

Оглавление | Об авторах

Аннотации и ключевые слова.

СИСТЕМЫ И СРЕДСТВА ГЛУБОКОГО ОБУЧЕНИЯ В ЗАДАЧАХ КЛАССИФИКАЦИИ.

• О. Ю. Бахтеев  Московский физико-технический институт, bakhteev@phystech.edu
• М. С. Попова  Московский физико-технический институт, maria_popova@phystech.edu
• В. В. Стрижов  Вычислительный центр им. А. А. Дородницына Федерального исследовательского центра "Информатика и управление" Российской академии наук, strijov@ccas.ru

Аннотация: Работа посвящена построению сети глубокого обучения и оптимизации ее параметров с помощью вычислительных мощностей графического ускорителя на основе сервиса облачных вычислений Amazon Web Services (AWS). Рассматривается задача классификации временных рядов. Для ее решения строится сеть глубокого обучения: суперпозиция универсальных моделей. В качестве исследуемой структуры сети рассматривается композиция ограниченной машины Больцмана, автокодировщика и двухслойной нейросети. Анализируется зависимость ошибки классификации от числа параметров и размера обучающей выборки. В качестве иллюстрирующего примера рассматривается задача классификации временных рядов акселерометра мобильного телефона. Приведены рекомендации по использованию программного обеспечения, предназначенного для решения задач глубокого обучения.

Ключевые слова: классификация временных рядов; глубокое обучение; суперпозиция моделей; автокодировщик; ограниченная машина Больцмана; Theano; Amazon Web Services

АНАЛИЗ САМОСИНХРОННОСТИ ЭЛЕКТРОННЫХ СХЕМ НА НИЖНЕМ УРОВНЕ ИЕРАРХИИ.

• Л. П. Плеханов  Институт проблем информатики Федерального исследовательского центра "Информатика и управление" Российской академии наук, lplekhanov@inbox.ru

Аннотация: Самосинхронные электронные схемы, обладающие уникальными свойствами, требуют обязательного анализа на свойство самосинхронности.
При анализе необходимо вычислить и проверить все рабочие состояния схемы и переходы между ними. Существующие событийные методы оперируют всеми уравнениями схемы одновременно. Для практических схем большого размера анализ этими методами приводит к неприемлемым вычислительным затратам. Предложенный ранее автором функциональный иерархический метод позволяет анализировать схемы по частям "снизу вверх". Уравнения схемы анализируются только на нижнем уровне иерархии, на верхних уровнях используются взаимосвязи фрагментов и параметры, полученные на нижних уровнях. Метод обеспечивает эффективный анализ схем все возрастающих размеров. Подробно описан функциональный метод на нижнем уровне иерархии.

Ключевые слова: самосинхронные схемы; асинхронные схемы; анализ самосинхронности; иерархический анализ

ЛЕКСИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ДИНАМИЧЕСКИ ФОРМИРУЕМЫХ СТРОКОВЫХ ВЫРАЖЕНИЙ.

• М. И. Полубелова  Санкт-Петербургский государственный университет, polubelovam@gmail.com
• С. В. Григорьев  Санкт-Петербургский государственный университет, Semen.Grigorev@jetbrains.com

Аннотация: Строковые выражения могут использоваться для формирования и последующего исполнения кода во время выполнения основной программы. Такой подход обладает высокой выразительностью, однако затрудняет разработку, отладку и сопровождение, а также является источником таких уязвимостей, как внедрение SQL (Structural Query Language) и межсайговый скриптинг. Статический анализ строковых выражений предназначен для борьбы с недостатками подхода посредством проверки того, что все формируемые выражения удовлетворяют некоторым свойствам, без запуска программы. Лексический анализ, или токенизация формируемого кода, является важным шагом такого статического анализа. В статье описан автоматизированный подход к созданию лексических анализаторов динамически формируемого кода, который позволит упростить создание инструментов, предназначенных для статического анализа такого кода.

Ключевые слова: анализ строковых выражений; генератор лексических анализаторов; лексический анализ; встроенные языки

НОРМАЛЬНЫЕ ФИЛЬТРЫ ПУГАЧЁВА ДЛЯ АВТОКОРРЕЛИРОВАННЫХ СТОХАСТИЧЕСКИХ СИСТЕМ, ЛИНЕЙНЫХ ОТНОСИТЕЛЬНО СОСТОЯНИЯ.

• И. Н. Синицын  Институт проблем информатики Федерального исследовательского центра "Информатика и управление" Российской академии наук, sinitsin@dol.ru
• Э. Р. Корепанов  Институт проблем информатики Федерального исследовательского центра "Информатика и управление" Российской академии наук, ekorepanov@ipiran.ru

Аннотация: Рассматривается теория аналитического синтеза непрерывных условно-оптимальных фильтров Пугачёва для обработки процессов в гауссовских стохастических системах (СтС), линейных относительно вектора состояния. Для гауссовских систем первые работы по фильтрации были выполнены Липцером и Ширяевым, а для негауссовских - Пугачёвым и Синицыным. Приводятся алгоритмы нормальных фильтров для систем с некоррелированными и с автокоррелированными помехами. Приведен тестовый пример. Полученные алгоритмы положены в основу программного обеспечение (StS- Filter, 2016). Приведены некоторые обобщения.

Ключевые слова: автокоррелированная СтС; дифференциальная СтС; метод нормальной аппроксимации (МНА) апостериорной плотности; метод статистической линеаризации (МСЛ); нормальный фильтр Пугачёва (НФП); стохастическая система (СтС); СтС, линейная относительно состояния; условия Липцера-Ширяева; фильтр Липцера-Ширяева (ФЛШ)

МОДИФИЦИРОВАННЫЕ ЭЛЛИПСОИДАЛЬНЫЕ СУБОПТИМАЛЬНЫЕ ФИЛЬТРЫ ДЛЯ НЕЛИНЕЙНЫХ СТОХАСТИЧЕСКИХ СИСТЕМ НА МНОГООБРАЗИЯХ.

• И. Н. Синицын  Институт проблем информатики Федерального исследовательского центра "Информатика и управление" Российской академии наук, sinitsin@dol.ru
• В. И. Синицын  Институт проблем информатики Федерального исследовательского центра "Информатика и управление" Российской академии наук, vsinitsin@ipiran.ru
• Э. Р. Корепанов  Институт проблем информатики Федерального исследовательского центра "Информатика и управление" Российской академии наук, ekorepanov@ipiran.ru

Аннотация: Разработана теория аналитического синтеза по критерию минимума средней квадратической ошибки модифицированных эллипсоидальных субоптимальных фильтров (СОФ) для нелинейных дифференциальных стохастических систем (СтС) на гладких многообразиях (МСтС) на основе эллипсоидальной аппроксимации ненормированных апостериорных распределений. Рассмотрены случаи гауссовских и негауссовских МСтС. Алгоритмы МЭСОФ по сравнению с алгоритмами эллипсоидальных СОФ (ЭСОФ) обладают достаточной простотой при использовании символьных методов записи. Алгоритмы модифицированных ЭСОФ (МЭСОФ) положены в основу модуля инструментального программного обеспечения ("StS-Filter", 2016).

Ключевые слова: винеровский шум; метод эллипсоидальной аппроксимации (МЭА); модифицированный ЭСОФ (МЭСОФ); ненормированная одномерная апостериорная характеристическая функция; пуассоновский шум; субоптимальный фильтр (СОФ); уравнения точности и чувствительности МЭСОФ; эллипсоидальный СОФ (ЭСОФ)

СОЗДАНИЕ РЕАЛИСТИЧНЫХ НАБОРОВ ДАННЫХ ДЛЯ АЛГОРИТМОВ ТРЕХМЕРНОЙ РЕКОНСТРУКЦИИ С ПОМОЩЬЮ ВИРТУАЛЬНОЙ СЪЕМКИ КОМПЬЮТЕРНОЙ МОДЕЛИ.

• О. А. Яковлев  Орловский филиал Федерального исследовательского центра "Информатика и управление" Российской академии наук, maucra@gmail.com
• А. В. Гасилов  Орловский филиал Федерального исследовательского центра "Информатика и управление" Российской академии наук, gasilov.av@ya.ru

Аннотация: Рассмотрен способ создания наборов данных для алгоритмов разреженной реконструкции путем виртуальной съемки сцены, представленной компьютерной моделью. Виртуальная съемка позволяет в интерактивном режиме делать снимки с различных ракурсов в соответствии с моделью проективной камеры. Результатом виртуальной съемки является набор снимков, каждый из которых описывается параметрами камеры и списком наблюдаемых точек. Такой набор данных может подаваться на вход программам, реализующим алгоритмы реконструкции, значительно упрощая их тестирование и оценку качества. Реалистичность результата обеспечивается в соответствии с наиболее значимыми характеристиками реальных наборов данных. Отмечены особенности реализации виртуальной съемки с использованием библиотеки OpenCV и представлено программное обеспечение (ПО), разработанное в соответствии с изложенным материалом.

Ключевые слова: трехмерная реконструкция; искусственные данные; виртуальная съемка; OpenCV

ИЕРАРХИЧЕСКАЯ ФОРМА ПРЕДСТАВЛЕНИЯ БИОГРАФИЧЕСКОГО ФАКТА.

• И. М. Адамович  Институт проблем информатики Федерального исследовательского центра "Информатика и управление" Российской академии наук, Adam@amsd.com
• О. И. Волков  Институт проблем информатики Федерального исследовательского центра "Информатика и управление" Российской академии наук, Volkov@amsd.com

Аннотация: Данная статья посвящена факту в конкретно-историческом исследовании. Показана специфика биографического факта (БФ), проявляющаяся в его двойственности, отражающей его связи как с реальным миром, так и с информационным пространством (ИП). Описана иерархическая форма представления БФ, использующаяся в системе Т-парсер для автоматического извлечения фактов из текстов. Доказано соответствие данного представления формальным свойствам БФ. Определены и описаны операции логики фактов для данного представления. Также продемонстрирована связь иерархического представления фактов с онтологией предметной области и вытекающая из этого перспективность ее использования в автоматизированных процедурах обработки фактов. Показана возможность частичной формализации фактов на этапе их выделения. Описана технология обработки данных в биографическом исследовании, автоматизирующая как этап сбора информации, так и этап сопоставления выявленных фактов с целью взаимоувязывания и разрешения противоречий, включающая полную формализацию фактов на базе онтологии. Показаны проблемы этого подхода и намечены пути их решения.

Ключевые слова: биографический факт; иерархическая форма факта; автоматизированная технология обработки фактов; онтология; логика фактов

ИНФОРМАЦИОННАЯ СИСТЕМА ЯЧЕЕЧНО-НЕЙРОСЕТЕВОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ПОСЛЕДСТВИЙ ХИМИЧЕСКИХ АВАРИЙ НА ОПАСНЫХ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ОБЪЕКТАХ.

• С. П. Дударов  Российский химико-технологический университет им. Д. И. Менделеева, dudarov@hotbox.ru
• П. Л. Папаев  Российский химико-технологический университет им. Д. И. Менделеева, papaev.p.l@inbox.ru

Аннотация: Рассмотрена информационная система (ИС), предназначенная для моделирования процесса рассеяния примеси загрязняющего вещества в атмосферном воздухе в результате аварийного выброса на опасном производственном объекте. Одновременно с ее помощью могут быть решены задачи оценки последствий выброса через расчет зон загрязнения и зон токсического поражения. В качестве математического средства моделирования в системе используются ячеечно-нейросетевые модели, комбинирующие преимущества искусственных нейронных сетей и ячеечных моделей. Архитектура разработанной ИС представлена с помощью организационной и функциональной структур, а также информационно-логической модели базы данных. Подробно описаны этапы работы с программно-алгоритмическим обеспечением системы: обработка выборок данных, обучение нейронной сети, работа с базовыми и обобщающей моделями.

Ключевые слова: ячеечно-нейросетевое моделирование; экологическая безопасность; последствия химической аварии; концентрация загрязняющего вещества; поле концентрации; информационно-моделирующая система; программно-алгоритмическое обеспечение; организационная структура; функциональная структура; база данных; информационно-логическая модель

МЕТОДЫ ПОСТРОЕНИЯ СХЕМОТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ СЕРВИС-ОРИЕНТИРОВАННОГО ПОДХОДА НА БАЗЕ ПРОТОКОЛА WEBSOCKET.

• В. И. Анисимов  Центр информационных технологий в проектировании РАН (ЦИТП РАН); Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет "ЛЭТИ", vianisimov@inbox.ru
• В. Н. Гридин  Центр информационных технологий в проектировании РАН, info@ditc.ras.ru
• С. А. Васильев  Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет "ЛЭТИ", venom-gt@list.ru

Аннотация: Приводятся основные критерии, которым должен соответствовать веб-сервис схемотехнического проектирования. Описывается классический подход к построению сервис-ориентированных систем. Раскрывается внутренняя архитектура веб-сервиса на основе сервис-ориентированного подхода (service-oriented architecture, SOA), а также основные этапы функционирования. Описывается применение SOA для систем автоматизированного проектирования (САПР), в частности схемотехнических САПР, и приводится пример успешного внедрения архитектуры SOA в САПР. Сформулирован и описан ряд схемотехнических задач для создания САПР на базе SOA. Рассматриваются преимущества и недостатки использования полнодуплексного протокола связи WebSocket (стандарт RFC 6455) для использования его в качестве основы ESB-шины сервис-ориентированной САПР относительно протокола SOAP. Приводятся преимущества и недостатки использования протокола WebSocket для организации внешних коммуникаций веб-сервиса. Освещается вопрос передачи сложных типов данных в гетерогенных средах программного обеспечения с применением полнодуплексного протокола данных WebSocket (стандарт RFC 6455). В заключении указываются преимущества и недостатки внедрения протокола связи WebSocket в САПР, в частности схемотехнического проектирования, на основе сервис-ориентированной архитектуры.

Ключевые слова: SOA; САПР; веб-сервис; веб-служба; WebSocket; среда .NET; шинаESB; кроссплатформенность; асинхронность; гетерогенная среда; частотная характеристика; стационарный режим; схемотехника; сложные типы данных; сетевой трафик; быстродействие

НОРМАЛИЗАЦИЯ БАНКОВСКИХ ОНЛАЙН-СЕРВИСОВ.

• В. Д. Ильин  Институт проблем информатики Федерального исследовательского центра "Информатика и управление" Российской академии наук, vdilyin@ipiran.ru

Аннотация: Представлены основные задачи, решаемые с помощью банковских онлайн-сервисов нормализованного экономического механизма (НЭМ). Приведен состав основных онлайн-сервисов банка-регулятора, банков-провайдеров и персональных электронных банков. Более подробно рассмотрены онлайн-сервисы государственного удостоверения операций над банковскими счетами, досрочного возврата долгов и долговой денежной эмиссии.

Ключевые слова: нормализованный экономический механизм; банк-регулятор; банк-провайдер; персональный электронный банк; банковский онлайн- сервис

КОГНИТИВНЫЕ АСПЕКТЫ ИНФОРМАЦИОННОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ПРИ ПРОЕКТИРОВАНИИ СЛОЖНЫХ ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ.

• Г. В. Лукьянов  Институт проблем информатики Федерального исследовательского центра "Информатика и управление" Российской академии наук, gena-mslu@mail.ru
• Д. А. Никишин  Институт проблем информатики Федерального исследовательского центра "Информатика и управление" Российской академии наук, dmnik@a170.ipi.ac.ru

Аннотация: Статья посвящена проблематике моделирования сложных информационных систем (ИС). Рассмотрены когнитивные аспекты информационного моделирования, которые выступают на первый план при проектировании и создании сложных ИС с привлечением большого коллектива интенсивно взаимодействующих между собой дистанционно удаленных специалистов. Особое внимание обращено на экономическую целесообразность детального и тщательного моделирования при проектировании и создании сложных и дорогостоящих систем. Все обоснования и выводы подкреплены примерами из практики проектирования и разработки сложных и дорогостоящих систем, в основном авиационных комплексов.

Ключевые слова: информационная модель; когнитивное моделирование; информационная система; проектирование и разработка

ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ И ОБРАЗОВАНИЕ В ЕВРОСОЮЗЕ: ФОРМИРОВАНИЕ НОВЫХ ПРОФЕССИОНАЛОВ.

• Д. А. Богданова  Институт проблем информатики Федерального исследовательского центра "Информатика и управление" Российской академии наук, d.a.bogdanova@mail.ru

Аннотация: Рассматривается ситуация несоответствия на рынке труда, существующая, несмотря на высокий уровень безработицы в Европейском ^юзе, между спросом на специалистов по информационно-коммуникационным технологиям (ИКТ) и предложением. Анализируются причины существующего дисбаланса, вызванного в основном недостаточным уровнем сформированных цифровых компетенций у значительной части трудоспособного населения. Приводятся отдельные положения рижской декларации "e-Skills for Jobs", разработанной для изменения существующей ситуации. Значительная роль в компенсации дисбаланса отводится школьным учителям, которые, как показывают результаты проводимых исследований, недостаточно используют или избегают использования ИКТ в учебном процессе. Перечисляются меры, предпринимаемые для повышения квалификации учителей, например массовые открытые онлайн-курсы, тематика которых ориентирована на различные аспекты использования ИКТ в преподавании как общеобразовательных дисциплин, так и информатики.

Ключевые слова: цифровые компетенции; цифровые технологии; ИКТ; повышение квалификации; обучение учителей; массовые открытые онлайн- курсы; безопасность детей в сети Интернет; самооценивание; робототехника; программирование