|
«Системы и средства информатики»
Том 34, Выпуск 1, 2024г.
Оглавление | Об авторах
Аннотации и ключевые слова.
Аналитическое моделирование стохастических систем, не разрешенных относительно производных, cо случайными параметрами
- И. Н. Синицын Федеральный исследовательский центр "Информатика и управление" Российской академии наук; Московский авиационный институт, sinitsin@dol.ru
Аннотация: Статья посвящена нелинейным корреляционным методам аналитического моделирования (МАМ) процессов в дифференциальных стохастических системах (СтС), не разрешенных относительно производных (НРОП). Приведен обзор работ в области аналитического моделирования СтС НРОП. Даны необходимые сведения из теории интегральных канонических пред-ставлений (ИКП) случайных процессов (СтП) и их линейных и нелинейных преобразований. Для скалярных, векторных, стационарных и нестационарных СтП приводятся необходимые и достаточные условия существования ИКП. Особое внимание уделяется многокомпонентным ИКП и их преобразованиям. Для существенно нелинейных преобразований на базе линейной регрессии для многокомпонентных ИКП разработаны два типа оптимальных по среднеквадратичному критерию моделей статистической линеаризации (МСЛ). Показано, как можно дифференциальные СтС НРОП привести к дифференциальным СтС. При фиксированном векторе случайных параметров рассматриваются гладкие относительно старших производных уравнения СтС НРОП, допускающие дифференциалы Ито определенного порядка, и разрывные, допускающие регрессионную линеаризацию. На основе метода нормальной аппроксимации (МНА) выводятся уравнения для условных векторов математического ожидания, ковариационной матрицы и матрицы ковариационных функций. Приведены алгоритмы МАМ качества на основе ИКП для типовых СтС НРОП. Представлен пример, иллюстрирующий особенности СтС НРОП при нестационарных случайных параметрах, заданных ИКП. Даны направления дальнейших обобщений.
Ключевые слова: аналитическое моделирование; интегральное каноническое представление (ИКП); метод нормальной аппроксимации (МНА); стохастическая система, не разрешенная относительно производной (СтС НРОП); условные и безусловные корреляционные характеристики
Задача разделения ресурса беспроводной сети по задержке передачи эластичного трафика
- И. А. Кочеткова Российский университет дружбы народов имени Патриса Лумумбы; Федеральный исследовательский центр «Информатика и управление» Российской академии наук, kochetkova-ia@rudn.ru
- А. С. Власкина Российский университет дружбы народов имени Патриса Лумумбы, vlaskina-as@rudn.ru
- П. Л. Э. Эсенг Манге Российский университет дружбы народов имени Патриса Лумумбы, pedroluis_eyamaeseng@yahoo.es
- В. С. Шоргин Федеральный исследовательский центр «Информатика и управление» Российской академии наук, vshorgin@ipiran.ru
Аннотация: Ожидается, что в будущих сетях шестого поколения (6G), или сетях-2030, получит распространение эластичное управление ресурсами. Оно подразумевает не только адаптивное занятие ресурса, но и учет в настройке меняющихся потребностей в услугах и поведения пользователей и непрерывно изменяемого состояния канала связи. Один из вариантов разделения ресурса между сегментами сети - справедливое не относительно требуемой скорости передачи данных, а относительно задержки передачи данных. В статье формализована задача разделения ресурса по задержке передачи данных в виде системы массового обслуживания с дисциплиной дискриминаторного разделения процессора между классами эластичного трафика. Параметры дисциплины - веса каждого класса - предлагается выбирать, ориентируясь на остаточное время передачи данных, а справедливость разделения ресурса оценивать по индексу Джейна по среднему времени передачи.
Ключевые слова: беспроводная сеть; сеть-2030; 6G; разделение ресурсов; справедливость по задержке передачи; эластичный трафик; система массового обслуживания; разделение процессора
Методика десинхронизации при синтезе самосинхронных схем
- Ю. А. Степченков Федеральный исследовательский центр "Информатика и управление" Российской академии наук, YStepchenkov@ipiran.ru
- Д. В. Хилько Федеральный исследовательский центр "Информатика и управление" Российской академии наук, DKhilko@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
- Д. Ю. Степченков Федеральный исследовательский центр "Информатика и управление" Российской академии наук, Stepchenkov@mail.ru
- Г. А. Орлов Федеральный исследовательский центр "Информатика и управление" Российской академии наук, davlubobrov@yandex.ru
Аннотация: Самосинхронные (СС) цифровые схемы обладают несомненными преимуществами в сравнении с синхронными аналогами. Однако синтез СС-схем в настоящее время требует от пользователя глубоких познаний в об-ласти СС-схемотехники, поскольку уровень его автоматизации еще далек от уровня, достигнутого в промышленных системах автоматизированного проектирования (САПР) синхронных схем, и ориентирован на задание поведения синтезируемой схемы в специфичных форматах. Проектирование СС-схем более трудоемко и специфично в сравнении с синхронными схемами из- за необходимости соблюдения строгих принципов их реализации. Важный этап синтеза СС-схемы из исходного Verilog-описания синхронной схемы - десинхронизация, которая обеспечивает абстрагирование от глобального тактового сигнала и подготовку к использованию асинхронного запрос-ответного взаимодействия. Статья рассматривает методику ее реализации и принципы формализации, обеспечивающие корректное построение СС-схемы на основе эвристических алгоритмов определения взаимосвязи функциональных бло-ков (ФБ) в составе синтезируемой схемы и организации их взаимодействия в строгом соответствии с дисциплиной работы СС-схемы.
Ключевые слова: синхронная схема; Verilog-описание; самосинхронная схема; автоматизированный синтез; десинхронизация; индикация; управление
Разработка информационной системы для хранения и обработки результатов мониторинга сельскохозяйственных угодий юга Дальнего Востока
- Д. В. Федосеев Вычислительный центр Дальневосточного отделения Российской академии наук, d.fedoseev@mail. ru
- А. С. Степанов Дальневосточный научно-исследовательский институт сельского хозяйства, stepanfx@mail.ru
- Л. В. Илларионова Вычислительный центр Дальневосточного отделения Российской академии наук, illarionova_l@list.ru
- В. А. Елисеев Национальный исследовательский университет "Высшая школа экономики", vladeliseev05@mail.ru
- И. О. Прохорец Вычислительный центр Дальневосточного отделения Российской академии наук,ivan0999@inbox. ru
- А. Н. Фролов Дальневосточный научно-исследовательский институт сельского хозяйства, andriei-frolov-85@mail.ru
- А. И. Шамурина Вычислительный центр Дальневосточного отделения Российской академии наук, sh-a-ig@mail.ru
Аннотация: Цифровизация сельского хозяйства стала одним из стратегических направлений развития экономики. Для хранения и обработки результатов спутникового мониторинга сельскохозяйственных земель предполагается развитие информационных систем (ИС) на федеральном и региональном уровне. Рассматриваются вопросы разработки соответствующей ИС для южной части Дальнего Востока. Описана двухуровневая система, включающая клиентский и серверный уровень. Реализованная система управления базами данных (СУБД) на основе PostgreSQL с расширением PostGIS имеет кластерную структуру, где в качестве отдельной базы данных (БД) кластера рассматривается субъект Российской Федерации. Элемент кластера логически разделен на 5 основных модулей, представляющих собой сгруппированные таблицы с данными разных типов. Для оптимизации работы ИС используются триггеры и триггерные функции, также предусмотрена возможность шардирования данных на уровне БД. Создание ИС для южной части Дальнего Востока обеспечит хранение и оперативный доступ к информации о данных дистанционного зондирования земель сельскохозяйственного назначения (ЗСН) макрорегиона.
Ключевые слова: информационная система; база данных; спутниковый мониторинг; сельское хозяйство
Картографирование земель сельскохозяйственного назначения Хабаровского края методами машинного обучения с использованием изображений Sentinel-2
- И. О. Прохорец Вычислительный центр Дальневосточного отделения Российской академии наук,ivan0999@inbox. ru
- А. С. Степанов Дальневосточный научно-исследовательский институт сельского хозяйства, stepanfx@mail.ru
Аннотация: Проведение автоматизированной классификации сельскохозяйственных земель с использованием методов машинного обучения (machine learning, ML) стало одной из важнейших задач при переходе к цифровому сельскому хозяйству. Классификация пахотных земель Хабаровского района проводилась методами случайного леса (random forest, RF), минимального расстояния (minimum distance, MD), кластеризацией К-средних (K-means) по снимкам спутников Sentinel-2 за июль, август, сентябрь и октябрь
2022 г.
ных каналов, EVI (Enhanced Vegetation Index) и NDVI (Normalized Difference Vegetation Index). По результатам статистической обработки было установлено, что при изменении даты съемки и типа входных данных наибольшую стабильность продемонстрировал метод RF. Точность распознавания пахотных земель Хабаровского района в 2022 г. составила 92,5% при использовании в классификаторе значений NDVI, рассчитанных по сентябрьскому снимку Sentinel-2. Предложенный подход может применяться для автоматизированного классифицирования и последующего картографирования с экспертной корректировкой пахотных земель южной части Дальнего Востока
Ключевые слова: картографирование; машинное обучение; спутниковый мониторинг; пахотные земли; классификация; Хабаровский край
Neural network architecture for artifacts detection in ZTF survey
- T. A. Semenikhin Sternberg Astronomical Institute, M. V. Lomonosov Moscow State University, 13 Universitetsky Prosp., Moscow 119234, Russian Federation
Поиск артефактов на изображениях обзора ZTF при помощи нейронных сетей
- Т. А. Семенихин Государственный астрономический институт имени П. К. Штернберга Московского государственного университета имени М. В. Ломоносова, ofmafowo@gmail.com
Аннотация: Сегодня астрономам приходится работать с большими объемами данных, поскольку современные инструменты способны генерировать терабайты информации за одну ночь. Одним из таких инструментов стал автоматизированный обзор неба Zwicky Transient Facility (ZTF), который за одну ночь детектирует порядка миллиона новых вспышек. Однако значительная доля найденных объектов оказывается артефактами, т. е. явлениями, имеющими неастрофизическую природу. Поэтому специалистам приходится тратить время на классификацию объектов вручную, так как на текущий момент не существует эффективного метода, который делал бы это без участия человека. Целью данной работы ставилась реализация эффективного алгоритма, который по последовательности кадров объекта из обзора ZTF предсказывал бы, относится он к артефактам или нет. Для реализации алгоритма использована выборка, размеченная специалистами коллаборации SNAD и содержащая 2230 серий кадров объектов. Так как последовательности кадров достаточно велики, использован вариационный автоэнкодер, который позволяет отобразить изображение в вектор меньшей длины. Для решения задачи бинарной классификации по последовательности сжатых в векторы кадров применялась рекуррентная нейронная сеть. Были рассмотрены несколько моделей нейронных сетей, для оценки метрик качества использовалась k-fold кросс-валидация. Итоговые метрики качества составляют ROC-AUC = 0,86 ± 0,01 и точность 0,80 ± 0,02 и позволяют говорить, что модель имеет практическую ценность. Код с реализацией алгоритма доступен на GitHub.
Ключевые слова: нейронные сети; анализ данных; классификация реальных /ложных объектов
Жизненный цикл кибератак на уязвимости систем машинного обучения
- А. П. Сучков Федеральный исследовательский центр "Информатика и управление" Российской академии наук, ASuchkov@ipiran.ru
Аннотация: Рассматривается проблематика обеспечения необходимого уровня информационной безопасности (ИБ) систем искусственного интеллекта (ИИ), что становится одним из ключевых факторов их широкого использования. На основе анализа данных о совершенных кибератаках на известные системы машинного обучения (СМО) проведено формирование полного набора стадий жизненного цикла (ЖЦ) компьютерных атак на СМО, определены целевые уязвимости СМО для каждой стадии ЖЦ, систематизированы способы и методы атак на уязвимости СМО, обозначены подходы к обеспечению ИБ СМО.
Ключевые слова: информационная безопасность; системы искусственного интеллекта; машинное обучение; виды защиты информации
Выработка искусственными интеллектуальными рефлексивными агентами тактики ведения переговоров
- С. В. Листопад Федеральный исследовательский центр "Информатика и управление" Российской академии наук, ser-list-post@yandex.ru
Аннотация: Предлагается метод выработки переговорной тактики искусственными гетерогенными интеллектуальными агентами рефлексивно-активных систем, предназначенных для компьютерного моделирования рассуждений в длительно существующих коллективах специалистов по решению практических проблем. Агенты таких систем рефлексивно моделируют рассуждения друг друга, в ходе решения проблемы вырабатывая стратегии и тактики ведения переговоров в соответствии с моделями контрагентов, что обеспечивает самоорганизацию агентов в сильном смысле без явного централизованного управления. Благодаря этим особенностям рефлексивно-активные системы искусственных гетерогенных интеллектуальных агентов (РАСИГИА) способны учитывать такие свойства практических проблем, как неоднородность, динамичность и комплексность, аналогично моделируемым коллективам специалистов .
Ключевые слова: коллектив специалистов; рефлексия; переговоры; гибридная интеллектуальная многоагентная система
Некоторые сетевые аспекты программного определения «облачных» платформ
- В. Б. Егоров Федеральный исследовательский центр "Информатика и управление" Российской академии наук, VEgorov@ipiran.ru
Аннотация: Термин "облачные вычисления" прочно вошел в сферу ин-формационных технологий (ИТ). Требования к современным "облачным" платформам в гибкой ориентированной на приложения инфраструктуре наиболее эффективно реализуются их программным определением. Важнейшим инфраструктурным компонентом программно-определяемой "облачной" платформы выступает сеть, поскольку она не только консолидирует все ее инфраструктурные компоненты, но и обеспечивает клиентский доступ к сервисам "облака". В программно-определяемой "облачной" платформе есте-ственно смотрится сеть, организованная также на принципах программного определения, которое способно придать "облачной" инфраструктуре необходимую гибкость и управляемость. Настоящая статья рассматривает некоторые вопросы программного определения "облачных" платформ, уделяя особое внимание ряду сетевых аспектов: от имеющейся терминологической неопределенности в отношении сетевой инфраструктуры центров обработки данных (ЦОД) до некоторых особенностей сети в ориентированной на приложения инфраструктуре и вопросов управления программно-определяемыми "облачными" сетями.
Ключевые слова: "облачная" платформа; программно-определяемое "облако"; программно-определяемые сети
Математическое моделирование оценки влияния глобальных изменений в мире на цифровой след российских университетов на примере аграрных
- В. И. Будзко Федеральный исследовательский центр "Информатика и управление" Российской академии наук, vbudzko@ipiran.ru
- В. И. Меденников Федеральный исследовательский центр "Информатика и управление" Российской академии наук, dommed@mail.ru
Аннотация: Рассматриваются вопросы определения эффективности российских университетов на примере аграрных по подготовке специалистов на базе математических моделей оценки их цифровых следов, оставленных на различных интернет-площадках. Дан анализ все более возрастающего значения этих следов на современном этапе развития цифровизации высшего образования. Показано, что при грамотной организации на основе интеграционных механизмов интернет-представительства учебных заведений как преподаватели, так и студенты будут обладать качественно новыми средствами для обмена образовательными и научными знаниями и идеями, а также будет обеспечиваться эффективный трансфер их в экономику, что приведет к росту эффективности использования интеллектуального потенциала страны. Продемонстрировано влияние в этом случае цифрового следа на конкурентоспособность образовательных организаций. Для расчета рейтингов на основе цифровых следов были разработаны математические модели, формализующие выделенные цифровые следы, сформированы на их основе методики, при помощи которых проведено сравнение эффективности использования университетами образовательных и научных информационных ресурсов. Исходной информацией данных расчетов послужили результаты проведенного мониторинга и анализа объемов и состояния научно-образовательных ресурсов, имеющихся на сайтах аграрных вузов. Показаны результаты проведенной оценки влияния глобальных изменений в мире в виде введенных санкций против России на цифровой след посредством сравнения рейтингов, полученных в 2022 г., с рейтингами, рассчитанными в 2016 г., и динамики объемов и качества рассмотренных ресурсов на указанных сайтах.
Ключевые слова: аграрные университеты; цифровой след; рейтинги; методика оценки
Коллективное разрешение сущностей 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 включения в технологию алгоритма разрешения сущностей при обработке номинативных документов, осуществляющего коллективное разрешение, при котором сущности для совпадающих ссылок определяются совместно, а не независимо, и представляющего собой модификацию жадного алгоритма агломеративной кластеризации. Приведены подробное описание подхода, лежащего в основе алгоритма, и его высокоуровневый псевдокод. Представлен анализ его эффективности на данных с различной степенью неоднозначности имен, оценена степень неоднозначности имен конкретно-исторических данных. Сделан вывод о целесообразности включения алгоритма в технологию. Намечены направления дальнейших исследований по определению настраиваемых параметров алгоритма.
Ключевые слова: конкретно-историческое исследование; распределенная технология; разрешение сущностей; жадный алгоритм; мера реляционного сходства
О параллелизме в развитии базисных информационных технологий, пространственных типов цивилизаций и типологии знаковых систем
- С. Н. Гринченко Федеральный исследовательский центр "Информатика и управление" Российской академии наук, sgrinchenko@ipiran.ru
Аннотация: Представлены основные структурные и пространственно-временные характеристики авторской информатико-кибернетической модели (ИКМ) самоуправляющейся иерархо-сетевой системы Человечества. Этапы ее системной глобальной эволюции сопоставлены с классификацией типов знаковых систем (ТЗС) А. Б. Соломоника. Установлена высокая степень соответствия содержания этапов усложнения базисных информационных технологий (БИТ) и пространственных типов цивилизаций (ПТЦ) в ходе системной глобальной эволюции с элементами классификации ТЗС в тройках: (1) БИТ "Сигнальные позы/звуки/движения" - ПТЦ "пред-пред-цивилизации" - ТЗС "Естественные знаковые системы"; (2) БИТ "Мимика/жесты"-ПТЦ "пред-ци- вилизации"-ТЗС "Образные системы"; (3) БИТ "Речь/язык"-ПТЦ "протоцивилизации"-ТЗС "Языковые системы"; (4) БИТ "Письмен- ность/чтение"-ПТЦ "локальные цивилизации"-ТЗС "Системы записи";
(5) БИТ "Тиражирование текстов/книгопечатание" -ПТЦ "региональные и субконтинентальные цивилизации"-ТЗС "Формализованные знаковые системы первого порядка" (ФЗС-1); (6) БИТ "Локальный компьютер" - ПТЦ "Планетарная цивилизация"-ТЗС "Формализованные знаковые системы второго порядка" (ФЗС-2). Отмечена возможность дополнения классификации ТЗС путем введения понятий "Формализованные знаковые системы третьего порядка" (ФЗС-3) и "Формализованные знаковые системы четвертого порядка" (ФЗС-4), как аналога следующим в глобальной эволюции этапам БИТ "Телекоммуникации/сети"-ПТЦ "Цивилизация околоземного космоса" и "нано-БИТ (ИИ-БИТ)"-ПТЦ "Цивилизация промежуточного космоса" соответственно. Предлагается расширить содержательную трактовку элементов классификации ТЗС посредством введения в нее соответствующих пространственно-временных параметров ИКМ и рассматривать ТЗС как определяющие культурные признаки соответствующих ПТЦ. Сделан вывод о том, что последовательность возникновения и повышения уровня абстракции ТЗС можно интерпретировать как еще одно отражение процессов системной глобальной эволюции Человечества.
Ключевые слова: самоуправляющаяся система Человечества; системная глобальная эволюция; информатико-кибернетическая модель; базисные информационные технологии; пространственные типы цивилизаций; типы знаковых систем; семиотическая классификация А. Б. Соломоника
|
|
