«Системы и средства информатики»
Том 30, Выпуск 1, 2020г.

Оглавление | Об авторах

Аннотации и ключевые слова.

Фильтрация и экстраполяция процессов в миграционно-популяционных 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 приближенные квазилинейные методы фильтрации и экстраполяции для миграционно-популяционных стохастических систем (МПСтС), приводимых к дифференциальным стохастическим системам (СтС) с аддитивными и параметрическими шумами, обобщающие соответствующие результаты для вольтерровских систем. В основу соответствующих алгоритмов положены условно-оптимальные линейные фильтры и экстраполяторы Пугачёва, а также методы нормальной аппроксимации и статистической линеаризации. Для широкополосных МПСтС сформулированы упрощенные подходы к синтезу квазилинейных фильтров путем замены МПСтС с аддитивными и параметрическими шумами на МПСтС с эквивалентными аддитивными шумами. В качестве примера рассмотрена трехмерная МПСтС с поляризованными аддитивными и параметрическими шумами в условиях нелинейных стохастических миграционных потоков. Рассмотрен ряд важных частных случаев алгоритмов фильтрации и экстраполяции. Для узкополосных МПСтС предложены методы, основанные на канонических и обобщенных канонических разложениях. Результаты допускают непосредственное обобщение на случай неполяризованных и автокоррелированных широкополосных шумов, а также дискретных и непрерывно-дискретных МПСтС. Важное значение имеют задачи нелинейного оценивания процессов и параметров МПСтС.

Ключевые слова: аналитическое моделирование; вольтерровская СтС; миграционно-популяционная СтС (МПСтС); нормальная аппроксимация; стохастическая линеаризация; стохастическая система (СтС); фильтрация и экстраполяция

Спецификации предметной области для решения задач с интенсивным использованием данныхв нейрофизиологии

• Н. А. Скворцов  Институт проблем информатики Федерального исследовательского центра "Информатика и управление" Российской академии наук, nskv@mail.ru

Аннотация: В нейрофизиологии как науке с интенсивным использованием данных возникает необходимость подробной спецификации данных с точки зрения предметной области. Такая спецификация нужна для организации семантического поиска по ним, формирования концептуальных схем для однородного представления исходных данных и для достижения интероперабельности при решении исследовательских задач с использованием нейрофизиологических данных специалистами в предметной области. Известные онтологии, затрагивающие понятия нейрофизиологии, используют формальные определения лишь частично. Существующих онтологий недостаточно для выражения семантики данных, методов и процессов при решении большинства исследовательских задач. В данной работе построены формальные спецификации для области анализа и моделирования когнитивных функций головного мозга. Полученные в результате взаимосвязанные спецификации могут использоваться для управления коллекциями неоднородных данных и применимых к ним методов обработки и анализа, создания концептуальных схем предметных областей, семантической интеграции неоднородных данных и решения задач в терминах предметной области.

Ключевые слова: концептуализация; онтологическое моделирование; нейрофизиология; интероперабельность данных; повторное использование данных

Байесовская классификация серий многомерных данных

• М. П. Кривенко  Институт проблем информатики Федерального исследовательского центра "Информатика и управление" Российской академии наук, mkrivenko@ipiran.ru

Аннотация: Рассматривается анализ результатов наблюдения группы объектов в течение времени, за которое эти объекты могут поменять какие-либо свои значимые характеристики. Цель состоит в том, чтобы описать изменения и выявить факторы, их определяющие. Соответствующие методы известны как лонгитюдные (продольные, протяженные во времени). В статье предлагается иной подход, когда серия многомерных характеристик некоторого объекта составляет единый вектор наблюденных значений. За счет увеличения размерности данных удается получить единую картину описания объектов и формализовать построение модели данных. Для демонстрации сути подхода и иллюстрации появляющихся возможностей анализа данных рассматривается задача ранней диагностики рака с использованием биомаркера PSA (prostate-specific antigen - простат-специфический антиген). Выявлено, что многомерный подход при анализе серии анализов приводит к повышению точности диагностики.

Ключевые слова: классификация серий данных; лонгитюдный анализ; консолидирующий подход; смесь вероятностных анализаторов главных компонент

Порождение угроз в гетерогенных системах цифровой экономики

• А. А. Грушо  Институт проблем информатики Федерального исследовательского центра "Информатика и управление" Российской академии наук, grusho@yandex.ru
• Н.А. Грушо  Институт проблем информатики Федерального исследовательского центра "Информатика и управление" Российской академии наук, info@itake.ru
• А. В. Николаев  Федеральный исследовательский центр химической физики им. Н. Н. Семёнова Российской академии наук, gentoorion@mail.ru
• В. О. Писковский  Институт проблем информатики Федерального исследовательского центра "Информатика и управление" Российской академии наук, vpvp80@yandex.ru
• В. В. Сенчило  Институт проблем информатики Федерального исследовательского центра "Информатика и управление" Российской академии наук, volodias@mail.ru
• Е. Е. Тимонина  Институт проблем информатики Федерального исследовательского центра "Информатика и управление" Российской академии наук, eltimon@yandex.ru

Аннотация: Рассмотрены проблемы информационной безопасности в цифровой экономике (ЦЭ), связанные с расширением ЦЭ на фоне широкого распространения гетерогенных устройств, устаревших устройств и программного обеспечения (ПО). В частности, рассмотрены угрозы создания "ложных данных", увеличения числа "фейков" в электронных взаимодействиях экономических субъектов, мошенничества при идентификации и платежах, мошенничества с банковскими картами.

Ключевые слова: цифровая экономика; гетерогенные системы; информационная безопасность

Метод идентификации конфликтов агентов в гибридных интеллектуальных многоагентных системах

• С. В. Листопад  Калининградский филиал Федерального исследовательского центра "Информатика и управ-ление" Российской академии наук, ser-list-post@yandex.ru
• И. А. Кириков  Калининградский филиал Федерального исследовательского центра "Информатика и управ-ление" Российской академии наук, baltbipiran@mail.ru

Аннотация: Статья посвящена разработке метода идентификации конфликтов между агентами в гибридных интеллектуальных многоагентных системах (ГиИМАС). Идентификация конфликтов - первый этап процесса управления конфликтами агентом-фасилитатором (АФ) при моделировании ГиИМАС коллективного решения проблем экспертами "за круглым столом".
На данном этапе определяется тип (проблемно-, процессно-ориентированный) и величина напряженности конфликта между каждой парой агентов системы. Это позволит управлять процессом коллективных "рассуждений", активируя различные типы коллективного мышления в зависимости от характера и интенсивности конфликта, что обеспечит релевантность ГиИМАС малым коллективам экспертов, успешно решающим проблемы с высокой комбинаторной сложностью, неоднородностью, недоопределенностью и другими НЕ-факторами.

Ключевые слова: конфликт; гибридная интеллектуальная многоагентная система; коллектив экспертов

Проектирование информационного обеспечения цифровых двойников энергетических систем

• С. П. Ковалёв  Институт проблем управления им. В. А. Трапезникова Российской академии наук, kovalyov@s ibnet.ru

Аннотация: Рассматриваются принципы формирования, актуализации, верификации и применения информационного обеспечения цифрового двойника энергетической системы - виртуальной копии, достоверно воспроизводящей и задающей состояние и поведение оригинала в реальном времени. Предложена шестислойная архитектура цифрового двойника, включающая онтологическую модель, цифровую схему, документацию в электронной форме, информационную модель объекта, оперативную информацию от измерительных приборов и сенсоров, математические и имитационные модели. Показана структура взаимодействия слоев цифрового двойника, включая циклы верификации, в ходе функционирования объекта. Предложен формальный алгебраический подход к сборке целостного цифрового двойника распределенной энергосистемы из двойников составляющих, основанный на теории категорий - перспективном математическом аппарате модельно-ориентированной системной инженерии. Описаны принципы реализации слоев цифрового двойника с примерами на базе программного обеспечения с открытым исходным кодом.

Ключевые слова: цифровой двойник; онтология; информационная модель; оперативная информация; порождающее проектирование; распределенная энергетическая система

Особенности многоядерности и многопоточности в сетевых процессорах

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

Аннотация: В универсальных высокопроизводительных процессорах максимально совмещаются разнообразные подходы к распараллеливанию вычислений, в том числе многоядерность и многопоточность. Из-за трудности количественной оценки эффективности многоядерности и многопоточности, а также вследствие их существенной взаимозависимости в универсальных серверных процессорах компании-разработчики последних расставляют в своих продуктах разные акценты, основываясь на внутрифирменных оценках или следуя фирменным традициям. Между тем анализ особенностей применения сетевых процессоров (СП), а также учет специфики работающих на них операционных систем и прикладных программ дают возможность сделать, хотя бы на качественном уровне, вывод о предпочтительности в СП многоядерности перед многопоточностью. Этот вывод на практике подтверждается превалированием в СП архитектуры ARM, отвергающей в абсолютном большинстве своих воплощений многопоточность в пользу агрессивной многоядерности.

Ключевые слова: ARM; архитектура процессора; многопоточность; многоядерность; параллелизм вычислений; сетевой процессор

Анализ влияния надежности оборудования ситуационных центров на информационную безопасность

• А. А. Зацаринный  Федеральный исследовательский центр "Информатика и управление" Российской академии наук, AZatsarinny@ipiran.ru
• В. И. Королев  Институт проблем информатики Федерального исследовательского центра "Информатика и управление" Российской академии наук; Финансовый университет при Правительстве РФ, vkorolev@ipiran.ru
• А. И. Гаранин  Институт проблем информатики Федерального исследовательского центра "Информатика и управление" Российской академии наук, algaranin@mail.ru

Аннотация: Рассмотрены отношения между надежностью оборудования ситуационных центров (СЦ) и информационной безопасностью. Ситуационный центр представлен в качестве модели, являющейся распределенной информационно-аналитической системой (ИАС), которая исполнена на платформе цифровой среды и предназначена для поддержки принятия управленческих решений в рамках конкретной организационной системы. Сформулирована постановка задачи оценки отношений "надежность оборудования-безопасность информации". Для постановки задачи использована методология субъектно-объектных отношений безопасности. Исследовано влияние на информационную безопасность отказов и сбоев оборудования СЦ в части обеспечения конфиденциальности, целостности и доступности информации. Проанализированы аспекты политики информационной безопасности при отказах и сбоях аппаратно-программных средств (АПС) СЦ.

Ключевые слова: ситуационный центр; информационная безопасность; угроза безопасности; надежность оборудования; цифровая среда; субъектно-объектные отношения безопасности; информационно-аналитические продукты; сбой оборудования; отказ оборудования

Описание динамики цифровой экономики с помощью электронной бухгалтерской книги

• А. А. Грушо  Институт проблем информатики Федерального исследовательского центра "Информатика и управление" Российской академии наук, grusho@yandex.ru
• А. А. Зацаринный  Институт проблем информатики Федерального исследовательского центра "Информатика и управление" Российской академии наук, AZatsarinny@ipiran.ru
• Е. Е. Тимонина  Институт проблем информатики Федерального исследовательского центра "Информатика и управление" Российской академии наук, eltimon@yandex.ru

Аннотация: Рассматривается построенная ранее модель электронной бухгалтерской книги (ЭБК) для описания цифровой экономики (ЦЭ)на региональном уровне. В основу модели положен тангл (tangle), который представляет собой модернизированную версию блокчейна. Защищенность ЭБК основана на использовании ситуационных центров (СЦ) с расширением их функций.
При этом предложено строить ЭБК на основе централизованного консенсуса. Показано, как с помощью танглов, связанных с отдельными субъектами экономической деятельности, можно контролировать выполнение проектов, в том числе с использованием государственных инвестиций. Построенная формализация контроля позволяет автоматизировать решение этих задач для больших проектов.

Ключевые слова: информационная безопасность; тангл; алгебра танглов; защищенная инфраструктура цифровой экономики

Информационно-аналитический ситуационный центр стратегического планирования в области обеспечения национальной безопасности: факторы влияния

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

Аннотация: Выполненные ранее исследования вопросов информационноаналитической деятельности, осуществляемой федеральными органами исполнительной власти в интересах стратегического планирования в области национальной безопасности, обеспечили функциональную наполненность ключевого подхода к автоматизации этой деятельности - создание ситуационного центра. Продолжая исследование вопросов, переходя к детальному проектированию платформы информационно-аналитического ситуационного центра (ИАСЦ), авторы статьи анализируют технические, технологические, организационные и правовые факторы, оказывающие принципиальное влияние на проект ИАСЦ. Статья содержит перечень и определения факторов влияния, их систематизацию и краткий анализ. Последующие архитектурные решения должны будут обеспечить как учет выделенных факторов влияния, так и разработанную ранее функциональную схему ИАСЦ, базирующуюся на принципах ситуационного анализа в процессах стратегического планирования в области национальной безопасности.

Ключевые слова: стратегическое планирование; ситуационный центр; факторы влияния

Информационные аспекты обеспечения безопасности на транспорте: онтология предметной области, модели и варианты использования

• 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
• Д. В. Жуков  Институт проблем информатики Федерального исследовательского центра "Информатика и управление" Российской академии наук, DZhukov@ipiran.ru
• А. В. Иванов  Институт проблем информатики Федерального исследовательского центра "Информатика и управление" Российской академии наук, AIvanov@ipiran.ru
• Д. В. Сушко  Институт проблем информатики Федерального исследовательского центра "Информатика и управление" Российской академии наук, DSushko@ipiran.ru

Аннотация: Вопросы транспортной безопасности рассматриваются с позиции информационного обеспечения. С этой целью формируется описание предметной области для базового процесса - транспортной перевозки пассажира. Выделены основные объекты предметной области, связи, дано их описание. Концептуальная модель детализирует описание предметной области вплоть до указания конкретных словарей и классификаторов, диаграммы классов. В качестве ключевых объектов предлагаются "сложный пассажир" и "поездка". "Сложный пассажир" - это технический прием, позволяющий объединять сведения об одном физическом лице, совершающем "поездки" разными видами транспорта, т. е. сопровождаемые разными наборами атрибутов, на основе задаваемых гибко правил идентификации. Окончательно дано описание онтологии, которая предлагается в качестве основания для реализации полноценной системы поддержки принятия решений (СППР) в выбранной области. Предложенная методика использовалась авторами в ряде выполненных проектов и доказала свою эффективность.

Ключевые слова: онтология; концептуальная схема; транспортная безопасность; информационная модель

Планирование жизненного цикла информационных ресурсов в (пост)грантовый период

• А. К. Рычихин  Институт проблем информатики Федерального исследовательского центра "Информатика и управление" Российской академии наук, ak.rychikhin@gmail.com
• В. А. Нуриев  Институт проблем информатики Федерального исследовательского центра "Информатика и управление" Российской академии наук, nurieff.v@gmail.com

Аннотация: Рассматривается опыт Швейцарского национального научного фонда (ШННФ) по организации жизненного цикла информационных ресурсов и продуктов (ИРП) в грантовый и постгрантовый период. В частности, приводятся отрывки из обязательных к исполнению правовых документов, рассматривается рекомендуемая ШННФ структура плана по управлению данными, основанного на принципах "справедливого" доступа к данным (FAIR Data Principles), а также требования ШННФ к репозиториям, где необходимо размещать полученные в ходе финансируемого проекта ИРП. Статья позволяет получить начальное представление об организации жизненного цикла данных в грантовый и постгрантовый период согласно требованиям ряда зарубежных научных учреждений и может служить практическим руководством для исследователей, впервые столкнувшихся с проблемой планирования жизненного цикла данных, получаемых в ходе грантового проекта.

Ключевые слова: план по управлению данными; жизненный цикл данных; (со)хранение данных; цифровые репозитории; принципы справедливого доступа к данным; этико-правовые аспекты; стандартизация метаданных

Структура и особенности генерализации в контексте функционирования темпоральной базы геоданных

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

Аннотация: Представлены принципы построения темпоральной базы геоданных (ТБГД) и ее особенности. Рассмотрена сущность множественного представления геообъектов в аспекте генерализации и в темпоральном аспекте, выделена типология связей, имеющих место в структуре множественных представлений геообъектов в ТБГД, выделены ограничения целостности структуры этих связей. Рассматриваются особенности механизма генерализации в контексте функционирования ТБГД, представлено явление изменения методологии и критериев генерализации во времени в качестве еще одного вида информационной трансформации.

Ключевые слова: геоданные; информационные трансформации; множественное представление геоданных; многоуровневая генерализация; темпоральный аспект геоданных; темпоральная база геоданных; вариация структуры генерализации во времени

Автоматизированная оценка достоверности конкретно-исторических фактов

• 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: Статья продолжает серию работ, посвященных технологии поддержки конкретно-исторических исследований (ПКИИ). Технология построена на принципах сотворчества и краудсорсинга и ориентирована на широкий круг пользователей, не относящихся к профессиональным историкам и био-графам. Статья посвящена дальнейшему развитию этой технологии за счет интеграции в нее механизма автоматизированной оценки достоверности об-рабатываемой информации. Обосновывается невозможность использования существующих подходов к данной проблеме, вытекающая из специфики кон-кретно-исторического исследования и обрабатываемой в его рамках инфор-мации, представленной в форме историко-биографического факта (ИБФ). Проведена классификация видов конкретно-исторической информации, для которых имеет смысл параметр достоверности. Приведено подробное описание механизма, определены процедуры автоматического формирования оценок достоверности информации. Намечены пути оценки эффективности описанного механизма. Предложен количественный показатель эффективности. Обосновано применение методов моделирования для его определения.

Ключевые слова: конкретно-историческое исследование; распределенная технология; достоверность информации; историко-биографический факт; ав-томатизированная процедура

Разработка приложения с графическим интерфейсом пользователя для проведения стресс-анализа на базе решателя solidDisplacementFoam программной среды OpenFOAM

• Д. И. Читалов  Южно-Уральский федеральный научный центр минералогии и геоэкологии Уральского отделения Российской академии наук, г. Миасс, Челябинская обл., cdi9@yandex.ru

Аннотация: Цель настоящей работы заключается в разработке программного средства с графическим интерфейсом для проведения стресс-анализа на базе программной среды (ПС) OpenFOAM. Приведена сравнительная характери-стика имеющихся программных приложений для решения указанной проблемы, определена ее актуальность. Определен инструментарий, необходимый для достижения поставленной цели. Представлены диаграммы структуры и логики функционирования приложения. Результатом исследования стало приложение с графической оболочкой для проведения стресс-анализа на базе ПС OpenFOAM. Протестирована работа программы на примере одной из учебных задач, входящихв OpenFOAM. Сформулированы положения, определяющие научную новизну исследования и его практическую значимость, приведена ссылка для загрузки программы с сервиса GitHub. Подведены итоги работы, определены дальнейшие перспективы исследований.

Ключевые слова: численное моделирования; механика сплошных сред; стресс-анализ; OpenFOAM; открытое программное обеспечение; графический интерфейс пользователя; язык программирования Python; библиотека PyQt

Нормализованный экономический механизм: цифровые технологии поливалютного рынка

• 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: Представлено ядро цифровых технологий поливалютного рынка нормализованного экономического механизма (НЭМ). В модели НЭМ экономическая составляющая суверенитета государства определяется установленной законами системой правил экономической деятельности, включая правила поливалютных сделок, государственных сборов, формирования и использования средств государственного бюджета. Внешнеторговый рынок любой пары стран определен некоторым множеством типов товаров (обмен которыми допустим в соответствии с внешнеторговым договором), множеством применимых для расчетов валют, таможенными правилами и правилами внешнеторговых сборов. Для каждого типа товара цифровые технологии поливалютного рынка предоставляют участникам экономической деятельности возможность совершать сделки в любой валюте из списка, являющегося пересечением множеств валют, разрешенных банками-регуляторами государств, к которым относятся участники сделки. При этом товарные емкости валют применительно к каждому товару изменяются в зависимости от рыночной ситуации, налоги и пошлины уплачиваются в валютах, используемых в экономических сделках, а технология долговой торговли служит средством, стимулирующим продажи товаров с оплатой в национальной валюте. Важным средством экономической безопасности НЭМ служит технология назначенных платежей.

Ключевые слова: нормализованный экономический механизм; поливалют- ный рынок; технологии поливалютного рынка; технология электронной долговой торговли; технология назначенных платежей