«Системы и средства информатики»
Том 28, Выпуск 2, 2018г.

Оглавление | Об авторах

Аннотации и ключевые слова.

АНАЛИТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ НОРМАЛЬНЫХ ПРОЦЕССОВ В ВОЛЬТЕРРОВСКИХ СТОХАСТИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ

• 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

Аннотация: Разработаны два эффективных метода аналитического моделирования эквивалентных нормальных (гауссовских) распределений в многоуровневых вольтерровских стохастических системах (ВСтС). Первый метод основан на нормальной аппроксимации для многомерной ВСтС с аддитивными и нелинейными параметрическими гауссовскими и негауссовскими белыми шумами для функций межвидового взаимодействия произвольного вида, в том числе разрывных. Второй метод основан на статистической линеаризации функций межвидового взаимодействия и сведении исходной ВСтС к эквивалентной ВСтС с аддитивными линейными и параметрическими шумами, получена совместная система уравнений для вероятностных моментов первого и второго порядка. Рассмотрены вопросы аналитического моделирования стационарных регулярных и стохастических режимов. В качестве тестовых примеров рассмотрены уравнения нелинейного корреляционного аналитического моделирования одной и двух популяций в стохастической среде. Изучены стационарные режимы и их устойчивость. Сформулированы основные выводы и обобщения.

Ключевые слова: аналитическое моделирование; вольтерровская стохастическая система (ВСтС); динамика популяций; метод нормальной аппроксимации (МНА); метод статистической линеаризации (МСЛ); нормальный (гауссовский) стохастический процесс (СтП); стохастическая система (СтС); уравнение Пугачёва для характеристической функции; уравнение Фоккера-Планка- Колмогорова (ФПК) для плотности; функция межвидового взаимодействия; эредитарная вольтерровская стохастическая система (ЭВСтС)

ИМИТАЦИОННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПОЛЬЗОВАТЕЛЬСКОЙ АКТИВНОСТИ ДЛЯ ОЦЕНИВАНИЯ ВЕРОЯТНОСТНО-ВРЕМЕННЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ

• А. В. Борисов  Институт проблем информатики Федерального исследовательского центра "Информатика и управление" Российской академии наук, ABorisov@ipiran.ru
• А. В. Босов Институт проблем информатики Федерального исследовательского центра "Информатика и управление" Российской академии наук, AVBosov@ipiran.ru
• А. В. Иванов  Институт проблем информатики Федерального исследовательского центра "Информатика и управление" Российской академии наук, AIvanov@ipiran.ru
• Р. Б. Чавтараев Институт проблем информатики Федерального исследовательского центра "Информатика и управление" Российской академии наук, RCh@ipiran.ru

Аннотация: Предложенная ранее методология комплексной оценки надежности информационно-телекоммуникационных систем (ИТКС) дополнена новой методикой оценки характеристик функционирования программного обеспечения (ПО). Она базируется на методе имитационного моделирования. Для применения моделирования в задаче анализа характеристик ПО исследованы следующие вопросы: (1) определена модель программного компонента - исполняющая пользовательские запросы/команды программа, выполненная в трехзвенной архитектуре; (2) определена модель пользовательской активности в форме нелинейной дискретной стохастической системы, объединяющей несколько устойчивых авторегрессий на основе классификации индикаторами состояний процесса; (3) представлено описание программы, обеспечивающей имитацию управляемого потока пользовательских запросов к тестируемому ПО одновременно с фиксацией всех статистических данных, связанных с обработкой ПО этих запросов; (4) приведены рекомендации по выбору параметров модели, проиллюстрированные модельными расчетами.

Ключевые слова: информационно-телекоммуникационная система; программное обеспечение для тестирования; пользовательская активность; вероятностные характеристики надежности; имитационное моделирование; стохастическая система; авторегрессия

ИНФОРМАЦИОННАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ НА ОСНОВЕ МЕТАДАННЫХ В КОМПОНЕНТНО-ИНТЕГРАЦИОННЫХ АРХИТЕКТУРАХ ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ

• А. А. Грушо  Институт проблем информатики Федерального исследовательского центра "Информатика и управление" Российской академии наук, grusho@yandex.ru
• М. И. Забежайло  Вычислительный центр им. А. А. Дородницына Федерального исследовательского центра "Информатика и управление" Российской академии наук, m.zabezhailo@yandex.ru
• Н. А. Грушо  Институт проблем информатики Федерального исследовательского центра "Информатика и управление" Российской академии наук, info@itake.ru
• Е. Е. Тимонина  Институт проблем информатики Федерального исследовательского центра "Информатика и управление" Российской академии наук, eltimon@yandex.ru

Аннотация: Рассматривается архитектура информационной безопасности (ИБ) на основе метаданных для систем с интеграционной шиной. Метаданные сосредоточены в одном из компонентов, связанных с интеграционной шиной.
В процессе распространения данных между задачами интеграционная шина обращается к метаданным с информацией, от какой задачи информационной технологии передаются данные. Полученная информация от компонента метаданных позволяет фильтровать допустимые взаимодействия с другими компонентами или инициировать допустимые взаимодействия. Разрешительная система взаимодействий на основе метаданных согласуется с компонентно-интеграционной архитектурой информационной системы.

Ключевые слова: информационная безопасность; метаданные; компонентно-интеграционная архитектура информационной системы; интеграционная шина

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ДИССЕМИНАЦИОННЫХ АЛГОРИТМОВ ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ НЕСТРУКТУРИРОВАННОЙ ТЕКСТОВОЙ ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ГЕОДАННЫХ

• С. К. Дулин  Институт проблем информатики Федерального исследовательского центра "Информатика и управление" Российской академии наук; Акционерное общество "Научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт информатизации, автоматизации и связи на железнодорожном транспорте" (АО "НИИАС"), s.dulin@gismps.ru
• Н. Г. Дулина  Вычислительный центр им. А. А. Дородницына Федерального исследовательского центра "Информатика и управление" Российской академии наук, ngdulina@mail.ru

Аннотация: Предлагается комплексный подход к построению согласованной базы знаний на основе диссеминационных алгоритмов с последующей экспертной оценкой качества полученного результата. В качестве практической задачи рассматривается диссеминация текстовых документов, подразумевающая определение релевантности их содержимого информационным потребностям пользователей. Проанализированы несколько методик диссеминации знаний на примере информационных сообщений из Интернета, выявлены их основные достоинства и недостатки, а также сделана попытка объединить несколько алгоритмов в единый замкнутый контур и таким образом преодолеть проблемы, которые характерны для каждого из них в отдельности.

Ключевые слова: согласованная база знаний; диссеминационные алгоритмы; структурная согласованность; экспертные оценки

СОПОСТАВЛЕНИЕ ОСОБЕННОСТЕЙ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ ГЕОДАННЫХ В КАРТОГРАФИИ И В ГЕОИНФОРМАТИКЕ

• Д. А. Никишин  Институт проблем информатики Федерального исследовательского центра "Информатика и управление" Российской академии наук, dmnikishin@mail.ru

Аннотация: Целью исследования является обзор и анализ исходных данных для формирования подхода к будущему созданию методологии обратимой генерализации информационных объектов (ОГИО) в системах и средствах информатики. Представлен сравнительный анализ моделей геоданных в аналоговой и цифровой парадигмах их представления и обработки. Показано, что геоданные можно рассматривать как пример комплексного типа данных, обладающего свойствами альтернативности и вариантности обобщения и включающего наряду с семантикой пространственную или пространственновременную компоненту. Рассматривается организация многоуровневых баз геоданных, предлагается расширенная типология связей в такой модели. Описаны свойства вариантности и альтернативности геоданных, которые являются ключевыми для формирования подхода к будущему созданию методологии ОГИО.

Ключевые слова: геоданные; цифровая картография; геоинформатика; многоуровневые базы геоданных; картографическая генерализация

ОСОБЕННОСТИ ОЦЕНКИ ЭФФЕКТИВНОСТИ ГЕОИНФОРМАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ КАК ЭЛЕМЕНТА СИТУАЦИОННОГО ЦЕНТРА

• А. А. Зацаринный Федеральный исследовательский центр "Информатика и управление" Российской академии наук, AZatsarinny@ipiran.ru
• А. В. Воронин  Институт проблем информатики Федерального исследовательского центра "Информатика и управление" Российской академии наук, aleksey.v.v@mail.ru
• Ю. С. Ионенков  Институт проблем информатики Федерального исследовательского центра "Информатика и управление" Российской академии наук, uionenkov@ipiran.ru

Аннотация: Статья продолжает тематический цикл работ, посвященных оценке эффективности информационных систем. В данном случае рассматривается геоинформационная система (ГИС) как элемент ситуационного центра (СЦ). Предложен интегральный показатель эффективности использования ГИС (ПЭИГИС), позволяющий объединить оценку качества визуализации динамического конфигурирования электронного атласа (ЭА) по критерию наглядности и затратам на конструктивное исполнение собственно технической части ГИС. Представлены расчет и экспериментальная проверка эффектив-ности ГИС. Изложенный подход позволяет оценить эффективность ГИС при их использовании в составе СЦ, что имеет большое практическое значение в совершенствовании механизма управления соответствующими организационными системами.

Ключевые слова: геоинформационные системы (ГИС); интегральный показатель эффективности использования геоинформационной системы; ПЭИГИС; визуализация

СЕРВИС-ОРИЕНТИРОВАННЫЙ ИНТЕРФЕЙС ДЛЯ ДОСТУПА К НАУЧНЫМ ДАННЫМ В ОБЛАСТИ ИССЛЕДОВАНИЯ И ОПЕРАТИВНОГО МОНИТОРИНГА СОСТОЯНИЯ ВУЛКАНОВ КАМЧАТКИ И СЕВЕРНЫХ КУРИЛ

• С. П. Королёв  Вычислительный центр Дальневосточного отделения Российской академии наук, serej k@febras. net
• И. М. Романова  Институт вулканологии и сейсмологии Дальневосточного отделения Российской академии наук, roman@kscnet.ru
• С. И. Мальковский  Вычислительный центр Дальневосточного отделения Российской академии наук, sergey.malkovsky@gmail.com
• А. А. Сорокин  Вычислительный центр Дальневосточного отделения Российской академии наук, alsor@febras.net

Аннотация: На территории Дальнего Востока России располагаются десятки активных вулканов, требующих непрерывного внимания ученых для анализа и контроля их состояния. В качестве вспомогательных средств в этой работе выступают информационные системы (ИС), обеспечивающие решение различных научных задач. Однако разрозненность ИС и ограниченный доступ к информации существенно ограничивают возможность проведения комплексных исследований, что чревато в итоге катастрофическими последствиями для населения и народного хозяйства. Представлено описание разработанного сервис-ориентированного программного интерфейса, реализующего взаимодействие между основными существующими ИС для взаимного использования накопленных наборов научных данных и средств их обработки при проведении исследований и оперативного мониторинга состояния вулканов Камчатки и Северных Курил.

Ключевые слова: На территории Дальнего Востока России располагаются десятки активных вулканов, требующих непрерывного внимания ученых для анализа и контроля их состояния. В качестве вспомогательных средств в этой работе выступают информационные системы (ИС), обеспечивающие решение различных научных задач. Однако разрозненность ИС и ограниченный доступ к информации существенно ограничивают возможность проведения комплексных исследований, что чревато в итоге катастрофическими последствиями для населения и народного хозяйства. Представлено описание разработанного сервис-ориентированного программного интерфейса, реализующего взаимодействие между основными существующими ИС для взаимного использования накопленных наборов научных данных и средств их обработки при проведении исследований и оперативного мониторинга состояния вулканов Камчатки и Северных Курил.

ПРОГРАММНАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ МЕТОДА ГЕНЕРАЦИИ СЕТЕЙ ПЕТРИ БОЛЬШОГО РАЗМЕРА

• Д. И. Харитонов  Институт автоматики и процессов управления Дальневосточного отделения Российской академии наук, demiurg@dvo.ru
• Г. В. Тарасов  Институт автоматики и процессов управления Дальневосточного отделения Российской академии наук, george@dvo.ru
• Д. В. Леонтьев  Институт автоматики и процессов управления Дальневосточного отделения Российской академии наук, devozh@dvo.ru

Аннотация: Описана программная реализация метода генерации сетей Петри (СП) для числа мест и переходов свыше одного миллиона. Особое внимание уделяется внутренним структурам данных и алгоритмической сложности поставленной задачи. Представленные результаты позволили получить программное средство с вычислительной сложностью O(n), где n - число элементов модели. Описанные теоретические исследования подтверждаются практическими результатами измерения производительности.

Ключевые слова: сети Петри; модель программы; структуры данных; анализ алгоритмов; объектно-ориентированное программирование

МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ КИНЕТИКИ ФОРМИРОВАНИЯ КЛАСТЕРОВ УГЛЕРОДА В ПЛАЗМЕ

• Г. В. Абрамов  Факультет прикладной математики, информатики и механики Воронежского государственного университета, agwl@yandex.ru
• А. Н. Гаврилов  Факультет управления и информатики в технологических системах Воронежского государственного университета инженерных технологий, ganinvrn@yandex.ru

Аннотация: Рассмотрены методы моделирования процессов движения и взаимодействия заряженных частиц в многокомпонентной плазме на основе системы уравнений Больцмана-Максвелла на примере электродугового синтеза углеродных наноструктур (УНС). Представлен вывод конечных уравнений для интегралов столкновений в предлагаемой модели. Предложен алгоритм и технология численного решения модели с применением технологий распараллеливания вычислений nVidia CUDA (Compute Unified Device Architecture). Выполнен сравнительный анализ, подтверждающий адекватность модели физическому процессу. Исследованы условия и области, удовлетворяющие пространственным и энергетическим условиям вероятностного формирования линейных кластерных групп C=C-C (C3), составляющих основу УНС. По-лучены количественные характеристики парных столкновений ионов углерода в плазме с образованием кластеров C3 для различных параметров синтеза. Исследовано влияние напряжения и плотности тока на число взаимодействий и образовавшихся при этом кластеров C3 в плазме межэлектродного пространства.

Ключевые слова: углеродные наноструктуры; плазма; моделирование; уравнение Больцмана; метод крупных частиц; кластеры углерода; GPGPU

МЕТОДОЛОГИЯ ОБРАТИМОЙ ГЕНЕРАЛИЗАЦИИ В КОНТЕКСТЕ КЛАССИФИКАЦИИ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТРАНСФОРМАЦИЙ

• И. М. Зацман  Институт проблем информатики Федерального исследовательского центра "Информатика и управление" Российской академии наук, izatsman@yandex.ru

Аннотация: Предлагается подход к постановке проблемы создания методологии обратимой генерализации информационных объектов (ОГИО) как процессов их конкретно-абстрактных трансформаций. С теоретической точки зрения описание процессов генерализации информационных объектов (ИО) позволяет обогатить классификацию информационных трансформаций в предметной области информатики за счет включения в нее класса конкретно-абстрактных трансформаций. При этом важно подчеркнуть, что в статье информатика трактуется согласно научной парадигме Пола Розенблюма как комплекс научных дисциплин, изучающих информационные трансформации в технических, живых и социальных системах, а не только в компьютерах и сетях. С прикладной точки зрения описание процессов генерализации в парадигме Розенблюма обогащает основы разработки информационных и управляющих систем, реализующих конкретно-абстрактные трансформации. Описание постановки проблемы создания методологии ОГИО иллюстрируется процессами генерализации двуязычных аннотаций в надкорпусных базах данных (НБД). Обратимость процессов их генерализации является основой многоаспектного и верифицируемого статистического анализа массивов аннотаций, формируемых в НБД.

Ключевые слова: надкорпусная база данных; генерализация информационных объектов; информационные трансформации; класс конкретно-абстрактных трансформаций; генерализация аннотаций

ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ДАННЫХ НА БАЗЕ STANFORD CoreNLP ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЧАСТЕЙ РЕЧИ В РУССКОМ ЯЗЫКЕ

• О. В. Андреева  Нижегородский государственный технический университет им. Р. Е. Алексеева, andreevaov@gmail. com
• М. Б. Багиров  Нижегородский государственный технический университет им. Р. Е. Алексеева, bagirov_mirabbas@mail.ru
• А. А. Данькина  Нижегородский государственный технический университет им. Р. Е. Алексеева, dankina.anastasi@mail.ru
• Т. О. Федорова  Нижегородский государственный технический университет им. Р. Е. Алексеева, fedorovatatianao@yandex.ru
• М. М. Шевелёва  Нижегородский государственный технический университет им. Р. Е. Алексеева, shevelevamariia@gmail.com

Аннотация: Рассматриваются основные принципы функционирования библиотеки Stanford CoreNLP для обработки текстовых фрагментов, а также ее реализации на различных естественных языках, таких как английский, испанский и французский. Особенностью модели является взаимодействие отдельных блоков каждого языка благодаря организации взаимосвязанной структуры специализированных пакетов. Более подробно рассмотрены пакеты, которые непосредственно учитывают синтаксические и грамматические особенности внедренных языков. Также были разработаны способы взаимодействия Stanford CoreNLP с текстовыми данными на русском языке. Создана модель, позволяющая определять части речи у текстов на русском языке, повышена эффективность работы модели с текстами технической литературы на русском языке. В качестве результатов приведены тесты, позволяющие судить об эффективности внедренных изменений.

Ключевые слова: обработка информации; интеллектуальный анализ данных; Stanford CoreNLP; анализ естественного языка; POS tagger; определение частей речи; морфологический анализ русского языка

ИНФОРМАЦИОННАЯ ПОДДЕРЖКА ФОРМИРОВАНИЯ СТРАТЕГИЙ ИННОВАЦИОННОГО РАЗВИТИЯ РЕГИОНОВ НА ОСНОВЕ АДАПТИВНОЙ ИМИТАЦИОННОЙ МОДЕЛИ

• М. М. Низамутдинов Институт социально-экономических исследований Уфимского федерального исследовательского центра Российской академии наук, marsel_n@mail.ru
• В. В. Орешников  Институт социально-экономических исследований Уфимского федерального исследовательского центра Российской академии наук, VOresh@mail.ru

Аннотация: Рассматриваются проблемы разработки стратегии регионального инновационного развития на основе инструментов имитационного моделирования. Концепция разработки адаптивной имитационной модели (АИМ) региона основана на иерархической взаимоувязке триады моделей в едином вычислительном комплексе, что позволяет реализовать итеративный механизм взаимоадаптации интересов и стратегий экономических агентов (ЭА). Разработан подход к формированию индикативного плана и параметров управления в рамках обоснования среднесрочных стратегий регионального развития. На основе использования методов нечеткой логики предложены критерии оценки макроэкономической ситуации, функции принадлежности и база нечетких правил с механизмом логического вывода решений, сформирован комплекс правил корректировки управляющих параметров для достижения заданного индикативного плана. Предложена схема реализации информационной поддержки принятия решений в рамках обоснования параметров инновационной стратегии развития региона с использованием предложенной АИМ. Охарактеризована логика взаимосвязи и структура функциональных блоков информационной системы, позволяющая организовать поддержку принятия управленческих решений.

Ключевые слова: поддержка принятия решений; инновационное развитие; имитационное моделирование; региональное управление

МОДЕЛЬ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ПОТОКОВ В ОДНОПРОДУКТОВОЙ СЕТЕВОЙ СИСТЕМЕ

• А. В. Ильин  Государственный научно-исследовательский институт авиационных систем, ilyin@res-plan.com
• В. Д. Ильин  Вычислительный центр им. А. А. Дородницына Федерального исследовательского центра "Информатика и управление" Российской академии наук, vdilyin@yandex.ru

Аннотация: Предложена линейная модель распределения потоков в однопродуктовой сетевой системе (ОСС). Модель представлена в виде системы обязательных и ориентирующих правил, включающих совокупность линейных функций, которые описывают распределение потоков продукта, перемещаемого по дугам сети, в зависимости от количества продукта, отправляемого из производящих узлов и доставляемого в узлы потребления. Система правил отражает физические и технологические характеристики объекта (баланс в узлах сети, ограничения пропускной способности дуг и др.). Для поиска параметров модели применен метод целевого перемещения решения. Измерения величин, используемые при решении задачи, синхронно выполняются в точках примыкания дуг к узлам сети.

Ключевые слова: однопродуктовая сетевая система; линейная модель распределения потоков; учет физических и технологических характеристик объекта; система обязательных и ориентирующих правил; метод целевого перемещения решения

ОБ ОДНОЙ РЕАЛИЗАЦИИ МЕТОДА ДИНАМИЧЕСКОГО ПРОГРАММИРОВАНИЯ ДЛЯ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧИ О ЗАМЕНЕ ОБОРУДОВАНИЯ С ПОМОЩЬЮ ПРИКЛАДНОЙ ПРОГРАММЫ

• Е. В. Архангельская  Саратовская государственная юридическая академия, katysar@rambler.ru

Аннотация: С развитием информационных технологий большое значение приобретают области знаний, связанные с прикладной информатикой. Средства и методы этой науки позволяют пользователям компьютерной техники создавать программные продукты для решения индивидуальных задач. Несмотря на обилие специальных пакетов программ, использующих математические методы при нахождении решений, зачастую возникает необходимость в создании собственных программных средств. Излагается процесс создания прикладной программы решения задачи о замене оборудования методом дина-мического программирования. Задача заключается в нахождении оптимальной стратегии при принятии решения о прекращении эксплуатации старого оборудования и приобретении нового. Большое число расчетов, возникающих при реализации решения данной задачи, предлагается автоматизировать с помощью программы, созданной в среде программирования VBA (Visual Basic for Applications).

Ключевые слова: динамическое программирование; пошаговый процесс; задача о замене оборудования; среда программирования VBA