«Системы и средства информатики»
Том 27, Выпуск 1, 2017г.

Оглавление | Об авторах

Аннотации и ключевые слова.

АНАЛИТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ НОРМАЛЬНЫХ ПРОЦЕССОВ В СТОХАСТИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ С ЭЛЛИПТИЧЕСКИМИ НЕЛИНЕЙНОСТЯМИ

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

Аннотация: На основе приближенных методов статистической линеаризации (МСЛ) и нормальной аппроксимации (МНА) разработано методическое и алгоритмическое обеспечение аналитического моделирования нормальных (гауссовских) процессов в дифференциальных стохастических системах (СтС) с нелинейностями, описываемыми эллиптическими функциями Якоби. Алгоритмы положены в основу разрабатываемого инструментального программного обеспечения и комплекса тестовых примеров. В качестве тестового примера рассмотрена динамика осциллятора Якоби в стохастической среде. Приведены необходимые сведения из теории эллиптических интегралов и эл-липтических функций Якоби, а также коэффициенты МСЛ и МНА при m = 0 и m = 0. Результаты допускают обобщения на СтС с другими типами эллиптических нелинейностей, описываемых функциями Вейерштрасса, тэта-функциями и др.

Ключевые слова: аналитическое моделирование; метод нормальной аппроксимации (МНА); метод статистической линеаризации (МСЛ); стохастическая система (СтС); эллиптическая нелинейность Якоби (ЭНЯ); эллиптический осциллятор Якоби (ЭОЯ)

ПАРАМЕТРИЧЕСКОЕ АНАЛИТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ В СТОХАСТИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ, НЕ РАЗРЕШЕННЫХ ОТНОСИТЕЛЬНО ПРОИЗВОДНЫХ

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

Аннотация: Рассматриваются методы параметрического аналитического моделирования (МАМ) стохастических процессов (СтП) в конечномерных нелинейных стационарных и нестационарных стохастических системах (СтС), не разрешенных относительно производных. Такие модели описывают поведение многих технических систем информатики и управления, если пренебречь переходными процессами. Для аналитического моделирования и оценки точности и чувствительности алгоритмов разработаны усовершенствованные МАМ на основе методов нормальной аппроксимации (МНА) и статистической линеаризации (МСЛ), методов ортогональных разложений (МОР) и квазимоментов, а также других методов параметризации одно- и многомерных плотностей. Особое внимание уделено МАМ для дискретных СтС по методу МОР на основе эталонного пуассоновского распределения. Даны типовые нелинейности, не разрешенные относительно производных, и коэффициенты их статистической линеаризации, а также два тестовых примера. Алгоритмы положены в основу разрабатываемого экспериментального программного обеспечения для решения задач надежности и безопасности технических систем.

Ключевые слова: анализ точности и чувствительности; метод аналитического моделирования (МАМ); метод нормальной аппроксимации (МНА); метод ортогональных разложений (МОР); метод статистической линеаризации (МСЛ); одно- и многомерные плотности; стохастическая система (СтС); стохастический процесс (СтП)

МАКЕТ ИНТЕРОПЕРАБЕЛЬНОЙ ИНФОРМАЦИОННО-АНАЛИТИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ ДЛЯ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ПРОСТРАНСТВЕННОГО И СЕМАНТИЧЕСКОГО ПОИСКА И АНАЛИЗА ГЕОДАННЫХ

• С. К. Дулин  Институт проблем информатики Федерального исследовательского центра "Информатика и управление" Российской академии наук, s.dulin@ccas.ru
• Н. Г. Дулина  Вычислительный центр им. А. А. Дородницына Федерального исследовательского центра "Информатика и управление" Российской академии наук, ngdulina@mail.ru
• В. В. Косарик  Институт проблем информатики Федерального исследовательского центра "Информатика и управление" Российской академии наук, valery_lek@mail.ru
• Д. А. Никишин  Институт проблем информатики Федерального исследовательского центра "Информатика и управление" Российской академии наук, dmnikishin@mail.ru

Аннотация: Описан принцип работы и функциональность макета интероперабельной информационно-аналитической системы, предназначенной для обеспечения задач пространственного и семантического поиска и анализа географических данных на примере форм рельефа и элементов гидрографической сети на основе разработанной авторами модели интероперабельности.
Для целей поиска в массивах геоизображений использован подход, предусматривающий применение не только текстовых, но и визуальных дескрипторов, отражающих содержательные и визуальные (форму, цвет, текстуру) особенности природных геообъектов, процессов или явлений. С этой целью был создан фрагмент вербально-образного тезауруса, содержащий визуальные дескрипторы объектов гидросферы и разработан макет поисковой системы для поиска геообъектов в репозитарии геопространственной информации. Макет системы разработан в среде Microsoft Visual Studio 2008 и функционирует в среде СУБД Microsoft SQL-Server 2005.

Ключевые слова: геоданные; семантическая геоинтероперабельность; онтологии; Semantic Web

ПОРТАЛ MSM TOOLS КАК ГЕТЕРОГЕННЫЙ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЙ СЕРВИС

• А. К. Горшенин  Институт проблем информатики Федерального исследовательского центра "Информатика и управление" Российской академии наук, agorshenin@frccsc.ru
• В. Ю. Кузьмин  ООО "Вай2Гео", shadesilent@yandex.ru

Аннотация: Известна высокая эффективность анализа потоков данных в информационных системах с помощью смешанных вероятностных моделей. При этом результаты методов оценивания неизвестных параметров этих моделей могут существенно различаться в зависимости от возможных деталей реализации. Для решения данной проблемы создан гетерогенный вычислительный сервис MSM Tools, реализующий ряд методов анализа на основе смешанных вероятностных моделей. Использованная концепция обеспечивает необходимый уровень виртуализации между реальным оборудованием конкретного исследователя и средствами вычислительного портала, не требует установки дополнительного программного обеспечения - достаточно любого браузера. Приводится описание основных архитектурных и интерфейсных решений, использованных при его разработке. Возможности сервиса продемонстрированы на примере анализа данных профилировщика.

Ключевые слова: смешанные вероятностные модели; метод скользящего разделения смесей; гетерогенные вычисления; онлайн-сервис

О НЕКОТОРЫХ ПОДХОДАХ К ПРЕДСТАВЛЕНИЮ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ КАК ОБЛАЧНОГО СЕРВИСА

• К. И. Волович  Институт проблем информатики Федерального исследовательского центра "Информатика и управление" Российской академии наук, KVolovich@frccsc.ru
• А. А. Зацаринный  Институт проблем информатики Федерального исследовательского центра "Информатика и управление" Российской академии наук, AZatsarinny@ipiran.ru
• В. А. Кондрашев  Институт проблем информатики Федерального исследовательского центра "Информатика и управление" Российской академии наук, VKondrashev@frccsc.ru
• А. П. Шабанов  Институт проблем информатики Федерального исследовательского центра "Информатика и управление" Российской академии наук, APShabanov@mail.ru

Аннотация: Рассматриваются вопросы предоставления услуг по проведению научных исследований и подходы к интеграции научных сервисов в облачную инфраструктуру с предоставлением единого интерфейса доступа потребителей к научным услугам как облачным сервисам. Приводятся обзор и анализ известных категорий облачных сервисов: "программа как услуга - SaaS", "платформа как услуга - PaaS", "инфраструктура как услуга - IaaS". Рассмотрены этапы интеграции научного сервиса в облачные вычисления, разработан и представлен вариант облачной ИТ-инфраструктуры с выделением гипервизора для управления единой информационной средой научных исследований. В целом предложенные подходы позволяют обоснованно ввести и использовать на практике новую категорию облачных сервисов - "научное исследование как услуга - RaaS (Research as a Service)".

Ключевые слова: облачный сервис; научный сервис; ИТ-услуга; информационные технологии; информационная поддержка деятельности; оперативно-техническое управление; единая информационная среда

ПОЛНОФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ПРОЦЕССНЫЙ ПОДХОД К РЕАЛИЗАЦИИ СИСТЕМ СИТУАЦИОННОГО УПРАВЛЕНИЯ

• А. П. Сучков Институт проблем информатики Федерального исследовательского центра "Информатика и управление" Российской академии наук, apsuchkov@ipiran.ru

Аннотация: Создание полнофункциональной модели автоматизированных информационно-аналитических систем управления представляет собой сложную и актуальную научную проблему. Предлагается реализация системного подхода к решению этой проблемы в предметной области ситуационных систем управления, основанная на применении процессного подхода. Обоснована циклическая полнофункциональная модель систем ситуационного управления, включающая пять стадий: целеполагание, мониторинг, анализ, решение, действие. Осуществлено представление автоматизируемых функций обобщенной системы управления в виде совокупности пяти групп основных взаимосвязанных процессов. Приведено формализованное описание основных процессов деятельности системы управления.

Ключевые слова: ситуационная система управления; функциональная модель; процессный подход

ОБ ОСНОВНЫХ ТИПАХ СВЯЗАННОСТИ МЕЖДУ ТЕКСТОВЫМИ ДОКУМЕНТАМИ

• М. М. Шарнин  Институт проблем информатики Федерального исследовательского центра "Информатика и управление" Российской академии наук, mc@keywen.com
• Н. В. Сомин  Институт проблем информатики Федерального исследовательского центра "Информатика и управление" Российской академии наук, chri-soc@yandex.ru

Аннотация: Рассматривается вопрос связанности естественно-языковых текстов по текстуальным признакам (фрагментам). Выявлены два типа связанности: явная связанность, когда тексты связаны библиографическими ссылками, и неявная связанность, когда тексты связаны между собой через общие текстовые фрагменты. Обсуждаются преимущества и области применения неявной связанности. Показано, что использование неявной связанности значительно повышает область применения основанных на связанности методов обработки текстов. Предложены меры явной и неявной связанности. Проведен эксперимент с корпусом текстов по предметной области "компьютерная графика". На основе эксперимента показано, что оба типа связанности коррелированны между собой. Найдены параметры обработки текстов, когда корреляция максимальна и достигает примерно 55%. Приводятся планы по дальнейшему развитию предложенного метода сравнения и уточнению полученных результатов.

Ключевые слова: связанность текстов; явная связанность; неявная связанность; мера связанности; коллекция текстов; корреляция

СПОСОБ ОРГАНИЗАЦИИ ОБРАБОТКИ ПАКЕТОВ В ИНТЕГРИРОВАННЫХ СЕТЕВЫХ ПРОЦЕССОРАХ

• В. Б. Егоров Институт проблем информатики Федерального исследовательского центра "Информатика и управление" Российской академии наук, VEgorov@ipiran.ru

Аннотация: Предлагается способ организации обработки пакетов внутри многоядерного интегрированного сетевого процессора (ИСП) с традицион-ной архитектурой процессорных ядер. Пакеты обрабатываются на неком внутреннем "виртуальном" конвейере, ступенями которого служат наличные аппаратные ресурсы прибора. Специальный выделенный ресурс - классификатор - определяет маршрут конкретного пакета, после чего тот движется по заданному маршруту под управлением другого выделенного ресурса - диспетчера очередей. Помимо общего управления конвейером диспетчер очередей разрешает конфликты доступа к разделенным аппаратным ресурсам и обеспечивает пакетам требуемое качество обслуживания. Взаимодействие диспетчера очередей с аппаратными ресурсами, вовлекаемыми во внутренний конвейер, осуществляется унифицированно через комбинированные очереди описателей буферов, кадров и пакетов. Тело комбинированной очереди располагается в системной памяти, а начало очереди или, в зависимости от направления, ее конец реализуется в виде аппаратного FIFO (First-In/First-Out), позволяющего согласовать ритмы работы диспетчера очередей и управляемого аппаратного ресурса внутреннего конвейера.

Ключевые слова: виртуальный конвейер; диспетчер очередей; интегрированный сетевой процессор; обработка пакетов; очередь описателей

ОКАЗАНИЕ МЕДИЦИНСКОЙ ПОМОЩИ НАСЕЛЕНИЮ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МОБИЛЬНЫХ ТЕЛЕМЕДИЦИНСКИХ СИСТЕМ

• Г. Я. Илюшин  Институт проблем информатики Федерального исследовательского центра "Информатика и управление" Российской академии наук, ilushin@ipiran.ru
• В. И. Лиманский  Институт проблем информатики Федерального исследовательского центра "Информатика и управление" Российской академии наук, vlimansky@ipiran.ru

Аннотация: Рассмотрены подходы к повышению доступности и улучшению качества медицинской помощи, предоставляемой жителям труднодоступных и удаленных населенных пунктов РФ, реализуемые с помощью мобильных телемедицинских комплексов (МТК) в рамках проекта по созданию телемедицинских систем (ТМС). Основу классической ТМС составляют два сегмента, взаимодействующих между собой посредством телекоммуникационных линий связи. Первый сегмент включает в себя сеть стационарных телемедицинских консультационно-диагностических центров, а второй - множество МТК различного назначения. Проведен анализ возможных архитектур ТМС, выявлены недостатки двухсегментной ТМС, главным из которых является обособленность системы от сети существующих в регионах РФ амбулаторных лечебно-профилактических учреждений (ЛПУ). Показано, что реализация такого решения ведет к созданию дублирующих контуров предоставления ме-дицинских услуг населению, к передаче части функций амбулаторных ЛПУ в стационары ТМС и, как следствие, к нарушению установленных правил медицинского документооборота, к повышению стоимости создания и эксплуатации ТМС. Предложена трехсегментная архитектура ТМС, включающая в схему информационного взаимодействия помимо МТК и стационаров ТМС существующие амбулаторные лечебные учреждения. Предлагаемое решение свободно от недостатков двухсегментной ТМС, и ее функционирование укладывается в рамки существующего законодательства по организации оказания медицинской помощи населению в РФ.

Ключевые слова: телемедицинские центры; мобильные телемедицинские комплексы (МТК); лечебно-профилактические учреждения (ЛПУ); первичная медико-санитарная помощь; телекоммуникационный центр ТМС

ПРИКЛАДНЫЕ АСПЕКТЫ КОГНИТИВНОГО 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, dmnikishin@mail.ru

Аннотация: Статья посвящена прикладным аспектам информационного моделирования при проектировании информационных систем (ИС) сложных (комплексных) предметных областей. Приведена логическая схема проектирования ИС, рассмотрены основные этапы проектирования. Представлен гибридный - каскадно-циклический - алгоритм формирования мониторинговой ИС, призванный компенсировать недостатки как каскадной, так и итерационной парадигмы проектирования и обеспечить качество и жизнеспособность ИС в условиях краткосрочного планирования.

Ключевые слова: когнитивное моделирование информационных систем; методы моделирования и разработки информационных систем; условные и безусловные связи

ОБЛАЧНЫЙ СЕРВИС РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ ХИМИЧЕСКОЙ КИНЕТИКИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПАРАЛЛЕЛЬНЫХ ВЫЧИСЛЕНИЙ

• М. В. Сахибгареева  Проектная группа "Galo GO"; ООО "РН-УфаНИПИнефть", margarita.vl2011@gmail.com
• Е. И. Глущенко  Проектная группа "Galo GO"; ООО "РН-УфаНИПИнефть", yolkate@gmail.com
• Л. В. Еникеева  Проектная группа "Galo GO"; Институт нефтехимии и катализа Российской академии наук, leniza.enikeeva@gmail.com
• Г. М. Шарипова  Проектная группа "Galo GO"; Башкирский государственный университет, gulnaz-sharipova@list.ru

Аннотация: Рассматривается применение облачных вычислений к задачам химической кинетики. Разрабатываемый облачный SaaS-сервис позволяет осуществлять удаленный доступ к универсальным инструментам для комплексного исследования кинетики и механизмов сложных химических реакций, автоматизировать процесс математического моделирования, начиная от этапа подготовки механизмов реакций, формирования и хранения экспериментальных и литературных данных и до дальнейшего решения задач построения кинетических моделей многостадийных химических процессов. Решение обратных задач физической химии, а также анализ чувствительности и неопределенности предполагают значительный объем вычислений, поэтому актуальным является использование технологий параллельных вычислений. Описана архитектура облачного сервиса, а также представлен результат применения комплексного подхода к моделированию реакции ингибированного окисления н-декана с представлением эффективности распараллеливания ряда расчетов.

Ключевые слова: математическая химия; облачные вычисления; кинетика реакций; обработка экспериментальных данных; механизмы реакций; параллельные вычисления; обратные задачи; SaaS

ИНФОРМАТИКА: ПРЕДМЕТ И ОБЛАСТИ ИССЛЕДОВАНИЙ

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

Аннотация: Представлена точка зрения автора на предмет информатики и области исследований, актуальные на современном этапе (2017-2020 гг.). Информатика рассматривается как наука об извлечении информации из сообщений, создании информационных ресурсов, программировании поведения машин и о других сущностях, связанных с построением и применением человеко-машинной среды решения задач моделирования, проектирования, взаимодействия, обучения и др. Научная продукция информатики рассматривается как методологическое обеспечение построения человеко-машинной среды решения задач в различных областях деятельности. Предложены определения ключевых понятий информатики (сообщение, данные, информация, модель системы понятий и др.). Определены актуальные на современном этапе области исследований (автоматизация вычислений; программирование; человеко-машинная среда решения задач (s-среда); восприятие и представление сообщений, взаимодействие в s-среде; информационные ресурсы и системы для решения задач в s-среде; информационная безопасность и криптография и др.).

Ключевые слова: информатика; информация; информационные ресурсы; система знаний; человеко-машинная среда решения задач; автоматизация вычислений; программирование; информационное взаимодействие; искусственный интеллект