«Системы и средства информатики»
Том 33, Выпуск 4, 2023г.

Оглавление | Об авторах

Аннотации и ключевые слова

Замена синхронных триггеров самосинхронными аналогами в процессе десинхронизации схемы

• Ю. А. Степченков  Федеральный исследовательский центр "Информатика и управление" Российской академии наук, YStepchenkov@ipiran.ru
• Д. Ю. Степченков  Федеральный исследовательский центр "Информатика и управление" Российской академии наук, DStepchenkov@ipiran.ru
• Ю. Г. Дьяченко  Федеральный исследовательский центр "Информатика и управление" Российской академии наук, diaura@mail.ru
• Н. В. Морозов  Федеральный исследовательский центр "Информатика и управление" Российской академии наук, NMorozov@ipiran.ru
• Л. П. Плеханов  Федеральный исследовательский центр "Информатика и управление" Российской академии наук, lplekhanov@inbox.ru

Аннотация: Самосинхронные (СС) цифровые схемы обладают рядом преимуществ в сравнении с синхронными аналогами и становятся перспективным базисом для реализации надежных вычислительных систем, эксплуатируемых в экстремальных условиях. Отсутствие эффективных средств автоматизированного синтеза СС-схем, удобных для использования разработчиками, обученными работе с системами автоматизированного проектирования синхронных схем, в значительной мере тормозит внедрение СС-схем в практику разработки цифровых схем. Подход к синтезу СС-схем, основанный на преобразовании исходного синхронного Verilog-описания алгоритма работы схемы в СС-реализацию по формализованным правилам в автоматическом режиме с минимальным интерактивным участием разработчика, обеспечивает быстрое получение СС-решения с приемлемыми характеристиками и не требует от проектировщика глубоких познаний в области самосинхроники. Он опирается на базовые принципы построения СС-схем и эвристические методы их разработки. Один из важных и неоднозначных этапов проектирования СС-схем в этом подходе - замена синхронных триггеров их СС-аналогами. Для этого предлагается использовать метод замены синхронного триггера его СС-аналогом с помощью табличного формализованного соответствия на базе готовой библиотеки СС-триггеров и анализа окружения триггера.

Ключевые слова: самосинхронная схема; логический синтез; триггер; Ver- ilog; замена; таблица соответствия

Характеристики и логическая структура методологии построения рефлексивно-активных систем искусственных гетерогенных интеллектуальных агентов

• С. В. Листопад  Федеральный исследовательский центр "Информатика и управление" Российской академии наук, ser-list-post@yandex.ru

Аннотация: Описываются элементы методологии построения рефлексивно-активных систем искусственных гетерогенных интеллектуальных агентов (РАСИГИА), а именно: ее характеристики и логическая структура, формирующие основу для построения ее темпоральной структуры (жизненного цикла). Искусственные гетерогенные интеллектуальные агенты рефлексивно-активных систем взаимно моделируют рефлексивные позиции друг друга, динамически вырабатывают тактики и стратегии своего поведения, релевантные моделям своих контрагентов, по мере необходимости в процессе решения проблем привлекают новых агентов из пула доступных агентов, построенных различными разработчиками, и исключают из своего состава существующих агентов, на лету перестраивая состав агентов и структуру связей между ними. Разработка таких систем для решения практических проблем позволит получить новые теоретические, методологические и технологические знания о коллективном интеллекте, повысить релевантность данных систем реальным коллективам специалистов, а также верифицировать знания о коллективных процессах и эффектах в малых группах.

Ключевые слова: рефлексия; методология; рефлексивно-активная система искусственных гетерогенных интеллектуальных агентов; гибридная интеллектуальная многоагентная система; коллектив специалистов

Автоматные модели распространения сбоев и самовосстановления

• А. А. Грушо  Федеральный исследовательский центр "Информатика и управление" Российской академии наук, grusho@yandex.ru
• Н. А. Грушо  Федеральный исследовательский центр "Информатика и управление" Российской академии наук, info@itake.ru
• М. И. Забежайло  Федеральный исследовательский центр "Информатика и управление" Российской академии наук, m.zabezhailo@yandex.ru
• В. О. Писковский  Федеральный исследовательский центр "Информатика и управление" Российской академии наук, vpvp80@yandex.ru
• Д. В. Смирнов  ПАО Сбербанк России, dvlsmirnov@sberbank.ru
• Е. Е. Тимонина  Федеральный исследовательский центр "Информатика и управление" Российской академии наук, eltimon@yandex.ru

Аннотация: При проведении анализа информационной безопасности часто говорится об ущербах, полученных от атак компьютерных систем и информационных ресурсов, но мало уделяется внимания тому, как враждебные атаки и порождаемые ими сбои влияют на бизнес-процессы (БП) и формируют серьезные угрозы деятельности бизнес-систем в целом. Идея террористов - малое воздействие влечет большой ущерб - отражает основную цель враждебного воздействия на бизнес-систему. При изучении проблем распространения сбоев и враждебных воздействий основную роль играют зависимости в бизнес- системе и причинно-следственные связи. Для моделирования процессов взаимодействия подсистем бизнес-системы выбраны конечные автоматы. Построен механизм восстановления работы подсистемы после сбоя. В причинно-следственной схеме построена модель распространения сбоя при наличии механизма восстановления каждого автомата после сбоя. Показано, что, несмотря на быстрое восстановление после сбоя, для каждой подсистемы большой системы возможно возникновение глобального сбоя за счет рассинхронизации или за счет появления слишком больших очередей у критических элементов управления.

Ключевые слова: информационная безопасность; распространение сбоя; причинно-следственные связи; автоматная модель представления систем

Расчет целевых значений коэффициентов готовности для диагностик ИТЭР

• Г. М. Коновалов  Частное учреждение Государственной корпорации по атомной энергии "Росатом" "Проектный центр ИТЭР", g.konovalov@iterrf.ru

Аннотация: Статья посвящена проблеме задания коэффициентов готовности для диагностических систем (диагностик) в комплексе ИТЭР (ITER, International Thermonuclear Experimental Reactor). Такие системы должны обеспечивать требуемый уровень надежности, с которым измеряются многочисленные параметры комплекса. Возникает ряд сложностей на пути постановки задачи и ее решения. Это, в частности, уникальность объекта, многообразие и многочисленность параметров и диагностик, сложная взаимосвязь между ними, отсутствие аналогов в литературе по надежности. В статье приводятся результаты моделирования с помощью специально разработанной математической модели и вычислительного алгоритма. На примере упрощенной модели диагностического комплекса ИТЭР анализируется чувствительность к значениям эмпирически задаваемых коэффициентов. Полученные результаты могут быть использованы разработчиками различных диагностических подсистем ИТЭР в виде конкретных требований.

Ключевые слова: ИТЭР; математические модели надежности; анализ надежности больших систем; коэффициент готовности

Алгоритм глобальной оптимизации некоторых стационарных временных характеристик заданий в частично наблюдаемых стохастических системах с параллельным обслуживанием

• М. Г. Коновалов  Федеральный исследовательский центр "Информатика и управление" Российской академии наук, mkonovalov@ipiran.ru
• Р. В. Разумчик  Федеральный исследовательский центр "Информатика и управление" Российской академии наук, rrazumchik@ipiran.ru

Аннотация: Рассматривается модель стохастической системы с параллельным (неоднородным) обслуживанием, единственным потоком независимых заданий, централизованной диспетчеризацией и частичным наблюдением, под которым понимается отсутствие в модели обратной связи. Диспетчеру для принятия решения доступна только априорная информация о характеристиках системы (включая ее исходное состояние) и информация о совершенных им действиях, включая моменты, в которые эти действия совершались. Предложен (параметрический) алгоритм глобальной оптимизации стационарного среднего времени пребывания или стационарного среднего времени ожидания заданием начала обслуживания, применимый в общих предположениях о распределениях времен между поступлениями заданий, их размерах и дисциплинах обслуживания. В основе алгоритма лежит предположение о том, что оптимального значения целевой функции можно достичь с произвольной точностью с помощью диспетчеризации конечной глубины.

Ключевые слова: системы с параллельным обслуживанием; диспетчеризация; управление при неполном наблюдении; программное управление

Модель для выбора уровней скорости широкополосного трафика eMBB в условиях приоритетной передачи трафика URLLC в сети 5G

• Е. Д. Макеева   Российский университет дружбы народов имени Патриса Лумумбы; Институт проблем управления имени В. А. Трапезникова Российской академии наук, elena-makeeva-96@mail.ru
• И. А. Кочеткова  Российский университет дружбы народов имени Патриса Лумумбы; Федеральный исследовательский центр "Информатика и управление" Российской академии наук, kochetkova-ia@rudn.ru
• В. С. Шоргин  Федеральный исследовательский центр "Информатика и управление" Российской академии наук, vshorgin@ipiran.ru

Аннотация: Для современных беспроводных сетей пятого поколения (fifth generation, 5G) характерно совместное использование сверхнадежной передачи данных с малой задержкой (ultrareliable low-latency communication, URLLC) и усовершенствованной подвижной широкополосной связи (enhanced mobile broadband, eMBB). URLLC зачастую имеют малый объем и могут занимать часть ресурсного блока. В статье проанализирована схема совместного обслуживания трафика URLLC и трафика eMBB в виде системы массового обслуживания с приоритетным доступом с возможностью снижать скорость и прерывать передачу eMBB при поступлении URLLC. Численно проведен анализ задачи выбора уровней скорости передачи трафика eMBB для максимизации скорости eMBB с учетом ограничений на вероятности блокировки и прерывания обслуживания eMBB.

Ключевые слова: 5G; eMBB; URLLC; система массового обслуживания; приоритетный доступ; прерывание обслуживания; снижение скорости передачи

Анализ совместного использования стратегий энергосбережения для устройств 5G с ограниченным функционалом

• В. А. Бесчастный  Российский университет дружбы народов им. Патриса Лумумбы, beschastnyy-va@rudn.ru
• Е. С. Голос  Российский университет дружбы народов им. Патриса Лумумбы, 1142220130@rudn.ru
• Д. Ю. Острикова  Российский университет дружбы народов им. Патриса Лумумбы, ostrikova-dyu@rudn.ru
• Е. А. Мачнев  Российский университет дружбы народов им. Патриса Лумумбы, 1042200071@rudn.ru
• В. С. Шоргин  Федеральный исследовательский центр "Информатика и управление" Российской академии наук, vshorgin@ipiran.ru
• Ю. В. Гайдамака  Российский университет дружбы народов им. Патриса Лумумбы; Федеральный исследовательский центр "Информатика и управление" Российской академии наук, gaydamaka-yuv@rudn.ru

Аннотация: Недавно стандартизированный тип пользовательского устройства (ПУ) с ограниченным функционалом (Reduced Capability, RedCap) для систем 5G "новое радио" (New Radio, NR) поддерживает новые механизмы ограничения энергопотребления. Используя комбинацию методов сбережения энергии (Discontinuous Reception, DRX), сигнала пробуждения (Wake-Up Signal, WUS) и RRM-релаксации (Radio Resource Management relaxation), ПУ с поддержкой RedCap может обеспечить высокую энергоэффективность, при этом удовлетворяя требованиям к скорости для большого набора приложений. В статье исследуется влияние перечисленных механизмов на энергопотребление ПУ в сетях 5GNR. В качестве основных характеристик рассматриваются энергоэффективность и время полной разрядки батареи. Численные результаты показывают, что совмещение всех рассматриваемых механизмов энергосбережения позволяет увеличить время разрядки батареи на 15%-20%. Механизм WUS более эффективен по сравнению с RRM-релаксацией. При этом указанные выводы сохраняются для широкого диапазона плотностей блокаторов и интенсивностей поступления пакетов.

Ключевые слова: 5G; новое радио; DRX; RedCap; WUS; RRM-релаксация

Методы оптимизации скорости выполнения функциональных запросов в автоматизированных информационных системах с учетом смыслового анализа информации

• Т. К. Бирюкова  Федеральный исследовательский центр "Информатика и управление" Российской академии наук, yukonta@mail.ru
• М. М. Гершкович  Федеральный исследовательский центр "Информатика и управление" Российской академии наук, makmg@mail.ru

Аннотация: Предложены способы повышения скорости выполнения функциональных запросов к хранилищам данных и снижения нагрузки на каналы связи в автоматизированных информационных системах (АИС). Ускорить выполнение запросов позволяет распределение данных по физическим средствам хранения с учетом смыслового содержания информации. Рекомендовано данные, участвующие в поиске, хранить на высокоскоростных носителях, а предназначенные для отображения - на обычных дисках меньшей стоимости. Поскольку скорость выполнения запросов зависит от быстродействия серверов, а часть их ресурсов тратится на резервное копирование данных, актуальна оптимизация этого процесса. Рассмотрен способ создания резерв-ных копий с дифференциацией по видам информации, позволяющий снизить нагрузку на серверы. Оптимизация трафика между рабочими местами и хра-нилищами может быть реализована при каскадном накоплении информации в узлах иерархических АИС.

Ключевые слова: автоматизированная информационная система; информационно-аналитическая система; канал связи; информационный обмен; проектирование баз данных; запрос к базе данных; оптимизация запросов; резервное копирование

Метод компьютерного моделирования упругих характеристик многослойных композиционных материалов

• К. К. Абгарян  Федеральный исследовательский центр "Информатика и управление" Российской академии наук, kristal83@mail.ru
• Н. Л. Загордан  Федеральный исследовательский центр "Информатика и управление" Российской академии наук, zagordann@gmail.com
• Ю. Д. Мочалова  Федеральный исследовательский центр "Информатика и управление" Российской академии наук, juliamochalova96@gmail.com

Аннотация: Современные полимерные композиционные материалы (ПКМ) нашли широкое применение в авиационно-космической отрасли. Создание новых материалов с требуемыми характеристиками на сегодня стало одним из важнейших направлений развития отрасли, особенно в связи с необходимостью оперативного решения вопросов, связанных с импортозамещением.
В работе приведены результаты расчета эффективных упругих характеристик многослойных ПКМ с разноориентированной структурой армирования слоев. Использована модель армированного материала, основанная на предположении, что композиционный материал состоит из квазиоднородных трансверсально изотропных идеально соединенных слоев. Полученные результаты расчетов хорошо согласуются как с экспериментальными данными, так и с результатами расчетов коммерческих пакетов и могут быть использованы для автоматизации научных и инженерных расчетов при подборе компонентов и методологии их укладки по заданным характеристикам ПКМ.

Ключевые слова: компьютерное моделирование; многослойные полимерные композиционные материалы; упругие характеристики

Поиск с исключением в параллельных текстах

• А. А. Гончаров  Федеральный исследовательский центр "Информатика и управление" Российской академии наук, a.gonch48@gmail.com

Аннотация: Статья посвящена рассмотрению метода поиска с исключением в параллельных текстах. Основой для разработки описываемого метода стал подход к тексту как к упорядоченному множеству словоформ. В рамках этого подхода рассмотрены возможности поиска на двух языках по точной форме, по лемме и по морфологическим признакам. Показано, что этот подход дает основу не только для перечисленных видов поиска, но и для поиска с исключением, позволяющего находить в параллельных текстах такие пары фрагментов, которые содержат какие-либо словоформы на языке А, но не содержат ни одной словоформы из заданного множества на языке Б. В качестве иллюстрации приводится пример поиска фрагментов с имплицитными логико-семантическими отношениями в параллельных текстах, хранимых в базе данных. Так, если искомая словоформа на языке А является показателем некоторого логико-семантического отношения, а множество словоформ на языке Б содержит максимально полный список вариантов перевода искомой словоформы на язык Б, при поиске можно получить пары фрагментов, где во фрагменте на языке А логико-семантическое отношение выражено искомой словоформой, а во фрагменте на языке Б оно имплицитное.

Ключевые слова: поиск на двух языках; поиск с исключением; имплицит- ность; извлечение знания из текстов; параллельные тексты; логико-семантические отношения

Графовые n-граммы в задаче атрибуции текстов

• Н. Д. Москин  Петрозаводский государственный университет, moskin@petrsu.ru
• А. А. Рогов  Петрозаводский государственный университет, rogov@petrsu.ru
• А. А. Лебедев  Петрозаводский государственный университет, perevodchik88@yandex.ru

Аннотация: Представлены результаты исследований в области моделирования структуры текстов с использованием обобщенной контекстно-зависимой теоретико-графовой модели. Объектом исследования стали в основном литературные и фольклорные тексты, для которых возникает задача атрибуции. Например, таких текстов много в творчестве известного русского писателя Ф. М. Достоевского. Авторы показывают, как можно построить гибридные модели, основанные на деревьях зависимостей, графовых моделях синтаксической структуры связей между простыми предложениями в составе многоком-понентного сложного предложения и графов "сильных связей" сочетаемости слов различных грамматических классов. Такие модели позволяют конструировать новые информативные признаки, потенциально применимые в атрибуции текстов. Примером служит частота встречаемости графовых n-грамм, которые представляют собой обобщение обычных n-грамм, синтаксических n-грамм и других подобных конструкций, применяемых в стилистических исследованиях.

Ключевые слова: искусственный интеллект; атрибуция текстов; граф; метаграф; гибридный граф; фольклорный текст; литературный текст; графовая n-грамма

Научная парадигма информатики: классификация трансформаций объектов предметной области

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

Аннотация: Дано описание первых результатов создания классификации трансформаций объектов предметной области информатики как составляющей системы научного знания, охватывающей широкий спектр информационных и компьютерных наук. Границы ее предметной области, которая таким образом значительно расширена, определяются в рамках концепции полиадического компьютинга Пола Розенблума. Все сущности информатики в статье разделены на два глобальных класса: объекты и их трансформации.
Для каждого такого класса в процессе создания научной парадигмы информатики конструируется своя классификация, с формирования этих классификаций и началось ее построение. В данной статье рассматриваются два верхних уровня только классификации трансформаций объектов предметной области. Основанием для построения самого верхнего уровня служит предлагаемое деление предметной области информатики на среды (ментальная, сенсорно воспринимаемая, цифровая и ряд других сред), каждая из которых включает объекты одной природы. При этом известны примеры появления в предметной области информатики ранее не использовавшихся сред. Так, с созданием информационных технологий (ИТ), применяющих интерфейсы "мозг-компьютер", в предметную область логичным было бы включение объектов нейросреды, а с разработкой методов и средств для длительного хранения данных большого объема с использованием синтезированных цепочек ДНК - объектов ДНК-среды. Основанием для построения следующего уровня классификации трансформаций объектов служит типология знаковых систем А. Соломоника. Цель статьи состоит в описании, с одной стороны, двух верхних уровней классификации трансформаций объектов информатики, с другой стороны, метода генерации таблиц, детализирующих эту классификацию, что дает возможность соотнести категории трансформаций объектов в таблицах с интерфейсами, реализованными в системах и средствах информатики. Сгенерированные таблицы включают категории трансформаций, которым соответствуют как уже известные интерфейсы, так и теоретически возможные, но еще не реализованные в системах и средствах информатики.

Ключевые слова: объекты предметной области; трансформации объектов; классификация; среда предметной области; парадигма информатики

Теория S-символов: классы базовых S-задач

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

Аннотация: Теория S-символов представляет собой расширенное обобщение теории S-моделирования. Рассматривается как часть методологического обеспечения разработок систем искусственного интеллекта в S-среде (включая системы знаний, системы S-моделирования задач и конструирования программ и др.). S-среда, основанная на взаимосвязанных системах S/символов, кодов, сигналов) служит инфраструктурным основанием реализации информационных технологий различного назначения. В статье представлена четвертая, заключительная часть описания теории. Приведено обоснование классов базовых S-задач и определены основные классы: S/представления, преобразования, распознавания, интерпретации, конструирования, обмена, сохранения, накопления, поиска, информационной защиты и криптографии). Базовыми названы S-задачи, к решению которых редуцируются другие S-задачи. Рассмотрены ключевые S-задачи каждого класса.

Ключевые слова: теория S-символов; S-задача; классы базовых S-задач; S/представление, преобразование, распознавание, интерпретация, конструирование, обмен, сохранение, накопление, поиск, информационная защита и криптография)

Несбалансированность классов 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 продолжает серию работ, посвященных технологии поддержки конкретно-исторических исследований (ПКИИ), построенной на принципах сотворчества и краудсорсинга и ориентированной на широкий круг не относящихся к профессиональным историкам и биографам пользователей. Статья посвящена дальнейшему развитию темы подготовки данных для применяемых в технологии алгоритмов машинного обучения. Показана особая важность бинарной классификации для конкретно-исторического исследования. Описана проблема дисбаланса классов при проведении бинарной классификации с помощью алгоритмов машинного обучения и ее последствия. Показано, что конкретно-исторические данные могут быть сильно несба-лансированными. Приведен обзор подходов к решению задачи устранения дисбаланса классов. Проведен анализ специфики конкретно-исторических данных, на его основе выбран подход oversampling как наиболее подходящий для технологии. Описаны алгоритмы, реализующие данный подход, оценены их достоинства и недостатки. Выбран алгоритм ADASYN как наиболее перспективный для использования в условиях технологии. Оценены возможности уже включенных в технологию средств борьбы с шумами в данных и выбросами для компенсации такого недостатка алгоритма ADASYN, как чувствительность к выбросам.

Ключевые слова: конкретно-историческое исследование; распределенная технология; машинное обучение; дисбаланс классов; алгоритм ADASYN