«Системы и средства информатики»
Том 31, Выпуск 4, 2021г.

Оглавление | Об авторах

Аннотации и ключевые слова.

Некоторые вопросы оценки качества информационных систем

• А. А. Зацаринный  Федеральный исследовательский центр "Информатика и управление" Российской академии наук, AZatsarinny@ipiran.ru
• Ю. С. Ионенков  Федеральный исследовательский центр "Информатика и управление" Российской академии наук, uionenkov@ipiran.ru

Аннотация: Статья посвящена вопросу оценки качества информационных систем (ИС). Представлены понятия качества продукции в целом и качества ИС в частности. Рассмотрены отличия понятий "качество" и "эффективность". Приведены наиболее распространенные в настоящее время зарубежные и отечественные модели качества ИС. Отмечено, что большинство из них относится к оценке качества программных средств, в то время как нормативная база оценки качества ИС в целом развита недостаточно. Рассмотрены основные методы оценки качества ИС. Сформулированы предложения по совершенствованию нормативной базы в области оценки качества ИС.

Ключевые слова: качество; оценка качества; метод оценки качества; показатель; информационная система

Программа построения вполне интерпретируемых и RTF-адекватных линейных регрессионных моделей

• М. П. Базилевский  Иркутский государственный университет путей сообщения, кафедра математики, mik2178@yandex. ru

Аннотация: Статья посвящена проблеме отбора "информативных" регрессоров (ОИР) в регрессионных моделях, оцениваемых с помощью метода наименьших квадратов (МНК). Построенные в результате такого отбора модели часто оказываются неадекватными и плохо интерпретируемыми. В работе впервые сформулированы определения "вполне интерпретируемой" и "RTF- адекватной" регрессионной модели. Рассмотрен ранее предложенный эффективный алгоритм решения задачи ОИР. На его основе разработан алгоритм построения вполне интерпретируемых и RTF-адекватных линейных регресси-онных моделей. В нем для каждой регрессии последовательно осуществляется проверка: "информативности" переменных, мультиколлинеарности, соответствия знаков коэффициентов физическому смыслу факторов, адекватности модели по коэффициенту детерминации и значимости в целом по F-критерию Фишера, а также значимости коэффициентов по t-критерию Стьюдента. Предложенный алгоритм реализован в виде программы для эконометрического пакета Gretl. Разработанная программа универсальна и может быть использована для решения широкого круга задач анализа данных.

Ключевые слова: отбор "информативных" регрессоров; метод наименьших квадратов; вполне интерпретируемая и RTF-адекватная регрессия; критерий "информативности" переменных; мультиколлинеарность; F-критерий Фишера; t-критерий Стьюдента

Распределения статистик отношения правдоподобия для выявления монотонного тренда

• М. П. Кривенко  Федеральный исследовательский центр "Информатика и управление" Российской академии наук, mkrivenko@ipiran.ru

Аннотация: Рассматривается задача анализа монотонного тренда. За основу принимается модель изменения среднего нормального распределения, для которой распределения статистик отношения правдоподобия суть смеси х2- или в-распределений с весами, определяемыми через числа Стирлинга первого рода. Исследуются вопросы аппроксимации этих распределений. Предложен эффективный метод расчета критериев значимости путем отбрасывания незначимых элементов смеси, который позволяет на несколько порядков снизить сложность вычислений. Обсуждаются вопросы расширения критериев анализа тренда среднего нормального распределения до процедур выявления стохастической упорядоченности. Для этих целей применим критерий монотонного тренда для усредненных рангов, статистика которого при отсутствии изменений распределена как смесь х2-распределений. Кардинальное значение имеет использование ступенчатой структуры оценки: удалось не только получить оригинальные результаты, но и обеспечить жизнеспособность предлагаемых решений.

Ключевые слова: монотонный тренд; критерий отношения правдоподобия; непараметрическое обнаружение тренда; асимптотическое распределение; аппроксимация распределения вероятностей

Постквантовая схема цифровой подписи на алгебре матриц

• Д. Н. Молдовян  Санкт-Петербургский институт информатики и автоматизации РАН Санкт-Петербургского Федерального исследовательского центра РАН, mdn.spectr@mail.ru
• А. А. Молдовян  Санкт-Петербургский институт информатики и автоматизации РАН Санкт-Петербургского Федерального исследовательского центра РАН, maa1305@yandex.ru
• Н. А. Молдовян  Санкт-Петербургский институт информатики и автоматизации РАН Санкт-Петербургского Федерального исследовательского центра РАН, nmold@mail.ru

Аннотация: Рассматривается вопрос использования конечной мультипликативной группы обратимых матриц размерности 2 х 2, заданных над полем GF(p), как алгебраического носителя схем цифровой подписи, основанных на вычислительной трудности скрытой задачи дискретного логарифмирования (СЗДЛ) и удовлетворяющих общему критерию постквантовой стойкости. Показано существование достаточно большого числа коммутативных подгрупп, обладающих двухмерной цикличностью, что использовано при построении конкретной схемы подписи, представляющей интерес как постквантовая криптосхема. В разработанной схеме подписи применена новая форма задания СЗДЛ, которая характеризуется использованием коммутативной группы с двухмерной цикличностью в качестве скрытой группы и маскирующих операций двух разных типов: (1) обладающих свойством взаимной коммутативности с операцией экспоненцирования и (2) свободных от этого свойства.
Для обеспечения корректности работы криптосхемы в процедуре проверки подлинности подписи применяется проверочное уравнение специального вида, а при генерации подписи один из элементов последней вычисляется как корень квадратного уравнения.

Ключевые слова: конечная группа матриц; вычислительно трудная задача; дискретный логарифм; цифровая подпись; постквантовая криптография

Об одном способе обнаружения эксплуатации уязвимостей и его параметрах

• Ю. В. Косолапов   Институт математики, механики и компьютерных наук им. И. И. Воровича, Южный федеральный университет, itaim@mail.ru

Аннотация:  кода, обычно запускаемый код вызывает некоторую системную функцию. В качестве способа обнаружения эксплуатации уязвимости программы P предлагается алгоритм на основе проверки на нетипичность расстояния между вызовом с номером i и вызовом с номером i - j, где j {1,...,T}, T N. Под расстоянием понимается разность виртуальных адресов вызова этих функций, а типичность определяется путем проверки принадлежности вычисленного расстояния профилю расстояний, построенному ранее для защищаемой программы P. Кроме параметра T алгоритм обнаружения использует параметр W( N) - количество профилей, по которым проверяется типичность вызова. При этом для j {1,..., W} профиль с номером j строится по парам вызовов, разность индексов вызовов которых в легитимной последовательности равна j. Чем больше T и W, тем меньше вероятность ложного обнаружения нелегитимного исполнения кода, однако с ростом этих параметров растет и время проверки типичности. В ходе экспериментального исследования выяснено, что достаточные значения параметров (W, T) зависят от набора отслеживаемых функций. Поэтому для каждого набора отслеживаемых функций (и каждой защищаемой программы P) эти параметры алгоритма должны находиться отдельно. Установлено, что при W > 1 существенно снижается вероятность ложного обнаружения.

Ключевые слова: уязвимости программного обеспечения; расстояние между вызовами функций; защита программ

Исследовательский прототип когнитивной гибридной интеллектуальной системы поддержки принятия диагностических решений

• С. Б. Румовская  Калининградский филиал Федерального исследовательского центра "Информатика и управление" Российской академии наук, sophiyabr@gmail.com
• И. А. Кириков  Калининградский филиал Федерального исследовательского центра "Информатика и управление" Российской академии наук, baltbipiran@mail.ru

Аннотация: Исследование когнитивных структур и механизмов специалиста (врача) позволит сделать процессы преодоления диагностической проблемы (ДП) видимыми, контрастными, а разработка на их основе систем с когнитивным моделированием ДП снизит число врачебных ошибок и повысит качество медицинских систем поддержки принятия решений. Рассмотрены когнитивная гибридная интеллектуальная диагностическая система (КГИДС), ее предметно-изобразительная модель и типовая архитектура, а также особенности лабораторной апробации на примере проблемы диагностики заболеваний поджелудочной железы.

Ключевые слова: когнитивная гибридная интеллектуальная диагностическая система; индивидуальное принятие диагностических решений; когнитивный образ объекта диагностики; оперативные образы объекта диагностики

Оптимизация аппаратной поддержки быстрого преобразования Фурье в рекуррентном сигнальном процессоре

• Д. В. Хилько  Федеральный исследовательский центр "Информатика и управление" Российской академии наук, dhilko@yandex.ru
• Ю. А. Степченков  Федеральный исследовательский центр "Информатика и управление" Российской академии наук, YStepchenkov@ipiran.ru
• Ю. И. Шикунов  Федеральный исследовательский центр "Информатика и управление" Российской академии наук, YIShikunov@gmail.com
• Ю. Г. Дьяченко  Федеральный исследовательский центр "Информатика и управление" Российской академии наук, diaura@mail.ru
• Г. А. Орлов  Федеральный исследовательский центр "Информатика и управление" Российской академии наук, orlov.jaja@gmail.com

Аннотация: Рассматривается поддержка быстрого преобразования Фурье (БПФ, англ. FFT - fast Fourier transform) в гибридной архитектуре рекуррентного обработчика сигналов (ГАРОС). Приводится анализ существующей реализации. Выявляются недостатки и их последствия. Предлагается оптимизированное решение, направленное на упрощение масштабирования как архитектуры, так и числа отсчетов БПФ.

Ключевые слова: цифровая обработка сигналов; быстрое преобразование Фурье; цифровой сигнальный процессор; Radix-2

Компьютерная и экономическая модели генерации нового знания: сопоставительный анализ

• И. М. Зацман  Федеральный исследовательский центр "Информатика и управление" Российской академии наук, izatsman@yandex.ru

Аннотация: Сопоставляются две модели генерации нового знания. Первая, спиральная модель, используется при описании процессов генерации нового знания в экономической сфере. Вторая модель используется в компьютерной лингвистике и медицинской информатике. Эта модель ориентирована на проектирование информационных технологий и автоматизированных систем, обеспечивающих генерацию нового знания в процессе семантического анализа текстов (далее - информационно-технологически ориентированная модель, или модель ИТО). Сопоставление этих двух моделей представлено в статье как поэтапная трансформация спиральной модели в модель ИТО. Основная цель статьи состоит в описании четырех этапов трансформации. На первом этапе в спиральной модели выделяются ментальная и информационная среды. Затем, на втором этапе, к ним добавляется цифровая среда с потенциальными источниками нового знания в виде базы текстовых данных, соответствующих цели его извлечения из текстов. Задается эталон новизны извлеченного знания.
На третьем этапе формируется перечень из восьми процессов генерации нового знания и добавляется база для хранения форм представления концептов нового извлеченного знания. Трансформация спиральной модели в модель ИТО завершается на четвертом этапе интеграцией восьми процессов генерации нового знания. Этапы трансформации иллюстрируются примером извлечения лингвистами нового знания о значениях немецких модальных глаголов (НМГ).

Ключевые слова: спиральная модель; генерация нового знания; модель ИТО; семантический анализ текстов; трансформация спиральной модели

Информационные аспекты обеспечения безопасности на транспорте: аналитические расчеты

• А. В. Борисов  Федеральный исследовательский центр "Информатика и управление" Российской академии наук, ABorisov@ipiran.ru
• А. В. Босов  Федеральный исследовательский центр "Информатика и управление" Российской академии наук, AVBosov@ipiran.ru
• Д. В. Жуков  Федеральный исследовательский центр "Информатика и управление" Российской академии наук, DZhukov@ipiran.ru
• А. В. Иванов  Федеральный исследовательский центр "Информатика и управление" Российской академии наук, AIvanov@ipiran.ru

Аннотация: В третьей статье цикла, посвященного описанию системы поддержки принятия решений (СППР) в области обеспечения безопасности пассажирских перевозок и противодействия противоправной деятельности на транспорте, концептуальная модель, предложенная в первой статье цикла и дополненная базовым функциональным содержанием во второй статье цикла, расширяется специализированными аналитическими постановками. Вначале формируется набор формальных понятий, обеспечивающих возможность трансформации оперативных задач пользователей системы в расчетные задачи над отобранными транспортными данными. Затем представлена серия содержательных расчетных задач, обеспечивающих информационную поддержку аналитика предметной области при решении оперативных задач, анализе инцидентов и ситуативном анализе. В заключении статьи анонсируется запланированное представление аналитических функций, связанных со сложным процессингом данных.

Ключевые слова: транспортная безопасность; система поддержки принятия решений; расчетная задача; транспортная информация; маршрут следования; транспортная зона

Стратегия исследований и разработок в области искусственного интеллекта III: Доктрина государственной поддержки США

• А. В. Борисов  Федеральный исследовательский центр "Информатика и управление" Российской академии наук, ABorisov@ipiran.ru
• А. В. Босов  Федеральный исследовательский центр "Информатика и управление" Российской академии наук, AVBosov@ipiran.ru
• Д. В. Жуков  Федеральный исследовательский центр "Информатика и управление" Российской академии наук, DZhukov@ipiran.ru

Аннотация: Статья продолжает цикл работ, посвященных анализу влияния государственного управления на эффективность проведения исследований и разработок в области искусственного интеллекта (AI R&D, Artificial Intelligence Research and Development). В третьей части цикла рассматривается влияние государства на AI R&D на примере США. Дано краткое описание стратегического документа США в области AI R&D, включая компактное изложение его целей и задач, а также принципов реализации. Помимо этого проанализирован смежный документ Министерства обороны США. Представлен классификационный анализ направлений AI R&D в области обороны и безопасности, проводимых основными специализированными научно-исследовательскими организациями США.

Ключевые слова: искусственный интеллект; Министерство обороны США (DoD); Управление перспективных исследовательских проектов Министерства обороны США (DARPA); Агентство передовых исследований в сфере разведки (IARPA)

Усиленный алгоритм токенизации для защиты персональных данных

• А. А. Грушо  Федеральный исследовательский центр "Информатика и управление" Российской академии наук, grusho@yandex.ru
• Д. В. Смирнов  ПАО Сбербанк России, dvlsmimov@sberbank.ru
• Е. Е. Тимонина  Федеральный исследовательский центр "Информатика и управление" Российской академии наук, eltimon@yandex.ru
• С. Я. Шоргин  Федеральный исследовательский центр "Информатика и управление" Российской академии наук, sshorgin@ipiran.ru

Аннотация: Одним из методов обезличивания персональных данных (ПД) является токенизация. Этот метод представляет собой взаимно однозначную замену фрагментов ПД на случайные элементы некоторого множества. Одна из слабостей защиты ПД с помощью токенизации заключается в возможности статистической оценки вероятностей встречаемости защищаемых фрагментов ПД. Предложен метод усиления алгоритмов токенизации, позволяющий преодолеть указанную слабость. Усиленный алгоритм токенизации по сложности незначительно отличается от других алгоритмов. При этом усиленный алгоритм может быть использован как в случаях токенизации с помощью замен алфавитов, описывающих различные фрагменты ПД, так и в случаях, когда ПД разбиваются на фрагменты одинаковой длины и преобразуются во фрагменты той же длины, но в других алфавитах.

Ключевые слова: информационная безопасность; обезличивание персональных данных; токенизация; математическая статистика

Анализ непрерывности пользовательской сессии в беспроводных системах терагерцевого диапазона

• В. А. Бесчастный  Российский университет дружбы народов, beschastnyy-va@rudn.ru
• Д. Ю. Острикова  Российский университет дружбы народов, ostrikova-dyu@rudn.ru
• В. С. Шоргин  Федеральный исследовательский центр "Информатика и управление" Российской академии наук, vshorgin@ipiran.ru
• Д. А. Молчанов  Университет Тампере, Финляндия, dmitri.moltchanov@tuni.fi
• Ю. В. Гайдамака  Российский университет дружбы народов; Федеральный исследовательский центр "Информатика и управление" Российской академии наук, gaydamaka-yuv@rudn.ru

Аннотация: В настоящее время внимание производителей оборудования и операторов связи обращено на сети следующего, шестого (6G), поколения, работающие на частотах терагерцевого (ТГц) диапазона. Однако использование диапазона чрезвычайно высоких частот приводит к существенным потерям при распространении сигнала, для сокращения которых приходится использовать меньшую ширину диаграммы направленности как на стороне базовой станции (БС), так и на стороне пользовательского устройства (ПУ), что позволяет добиться высоких коэффициентов усиления сигнала.
В результате эти системы оказываются подвержены влиянию не только ди-намической блокировки линии прямой видимости до БС, но и микромобильности, т.е. незначительного изменения ориентации устройства относительно своего центра. Негативные эффекты этих явлений можно смягчить, используя функциональные возможности множественного подключения, или принципа мультисвязности, позволяющего пользователям подключаться к нескольким БС одновременно, а затем переключаться между ними в случае потери сигнала. В работе представлена математическая модель для анализа вероятности успешного завершения сессии в условиях блокировки прямой видимости и микромобильности, построенная с учетом особенностей распространения сигнала в ТГц-диапазоне, плотности развертывания БС, а также функциональных возможностей множественного подключения. Полученные результаты показывают, что положительный эффект от множественного подключения наблюдается при одновременном использовании до 5 каналов связи и существенно зависит от длительности допустимого интервала отсутствия связи, вызванного процедурой поиска луча.

Ключевые слова: терагерцевый диапазон; множественное подключение; микромобильность; отсутствие связи; вероятность блокировки; поиск луча

Использование веб-краулеров в технологии поддержки конкретно-исторических исследований

• И. М. Адамович  Федеральный исследовательский центр "Информатика и управление" Российской академии наук, Adam@amsd.com
• О. И. Волков  Федеральный исследовательский центр "Информатика и управление" Российской академии наук, Volkov@amsd.com

Аннотация: Статья посвящена дальнейшему развитию распределенной технологии поддержки конкретно-исторических исследований (ПКИИ), основанной на принципах краудсорсинга и ориентированной на широкий круг не относящихся к профессиональным историкам и биографам пользователей. Развитие осуществляется за счет автоматизации одного из основных видов интернет-поиска (косвенный интернет-поиск (КИП)), используемого при проведении биографических исследований. Проанализированы возможные подходы к автоматизации интернет-поиска с учетом специфики конкретно-исторического исследования. Обосновано использование веб-краулеров и сформулированы требования к ним, вытекающие из особенностей рассматриваемой технологии. Оценена возможность использования готовых решений. Описаны необходимые изменения объектной модели технологии и модификации ее алгоритмов, относящихся к КИП. В качестве дополнительной меры сокращения трудозатрат при проведении КИП предложен и подробно описан механизм автоматизации взаимодействия пользователей технологии, ведущих свои исследования в близких направлениях.

Ключевые слова: конкретно-историческое исследование; распределенная технология; веб-краулер; модель данных; интернет-поиск

Властно-координационные системы и информационные технологии

• В. Д. Ильин  Федеральный исследовательский центр "Информатика и управление" Российской академии наук, vdilyin@yandex.ru

Аннотация: Определены властно-координационные статусные системы и обоснована зависимость их эффективности от совершенства применяемых информационных технологий. Обоснована необходимость планового изменения устройства таких систем по мере совершенствования методов и средств реализации информационных технологий. Приведены примеры, демонстрирующие связь уровня эффективности управления с уровнем совершенства программно-аппаратно реализованного организационного и информационного обеспечения системы государственного управления. Особое внимание уделено информационной обратной связи и оповещению населения о государственных законах и их реализации.

Ключевые слова: властно-координационные системы; отношения подчинения и координации; информационные технологии; механизм государственного управления; цифровые платформы