«Системы и средства информатики»
Том 34, Выпуск 2, 2024г.

Оглавление | Об авторах

Аннотации и ключевые слова

Условно-оптимальная фильтрация и управление стохастическими системами, не разрешенными относительно производных, со случайными параметрами

• И. Н. Синицын  федеральный исследовательский центр "Информатика и управление" Российской академии наук; sinitsin@dol.ru

Аннотация: Разработано методическое обеспечение синтеза фильтров и регуляторов для управления типовыми гауссовскими стохастическими системами (СтС) со случайными параметрами, описываемыми многокомпонентными ин-тегральными каноническими представлениями (МК ИКП), не разрешенными относительно старших производных и допускающими приведение к дифференциальным. В основу синтеза положены методы теории условно-оптимальной фильтрации и управления В. С. Пугачёва. Особое внимание уделено синтезу управления на основе локальных критериев для нелинейностей, описывающих зависимости от старших производных, обладающих зонами неоднозначности и нечувствительности, гистерезиса и насыщения. Приводятся иллюстративные примеры. Предложены направления дальнейших исследований.

Ключевые слова: многокомпонентное интегральное каноническое представление (МК ИКП); случайные параметры; стохастическая система, не разрешенная относительно производных (СтС НРОП); условно-оптимальное управление (УОУ); условно-оптимальный фильтр (УОФ)

Моделирование нестационарного стохастического процесса посредством его канонического разложения на основе вейвлет-нейронной сети

• И. Н. Синицын  Федеральный исследовательский центр "Информатика и управление" Российской академии наук; Московский авиационный институт, sinitsin@dol.ru
• В. И. Синицын   Федеральный исследовательский центр "Информатика и управление" Российской академии наук, vsinitsin@ipiran.ru
• Э. Р. Корепанов   Федеральный исследовательский центр "Информатика и управление" Российской академии наук, ekorepanov@ipiran.ru
• Т. Д. Конашенкова   Федеральный исследовательский центр "Информатика и управление" Российской академии наук, tkonashenkova64@mail.ru

Аннотация: Построено каноническое разложение (КР) скалярного стохастического процесса (СтП), заданного на конечном промежутке времени, с применением технологии вейвлет-нейронной сети (ВНС). Разработана архитектура трехслойной ВНС. Активационные функции скрытого слоя строятся на основе выбранного ортонормированного базиса вейвлетов с компактными носителями. Для обучения ВНС применяется метод наискорейшего спуска. Дан алгоритм построения КР ковариационной функции заданного СтП на основе ВНС. Каноническому разложению ковариационной функции соответствует КР СтП в виде линейной комбинации базисных вейвлетов с коэффициентами - случайными величинами (СВ) с нулевыми математическими ожиданиями и дисперсиями, определяемыми с помощью предлагаемого алгоритма. Дан иллюстративный пример. Проведено сравнение рекуррентного метода КР на основе вейвлетов Хаара с предлагаемым новым методом построения КР на основе ВНС.

Ключевые слова: вейвлет; вейвлет-нейронная сеть; искусственная нейронная сеть; каноническое разложение; ковариационная функция; моделирование; стохастический процесс

О моделировании совместного обслуживания одноадресного и многоадресного трафика с приоритизацией

• А. С. Румянцева  Российский университет дружбы народов, 1132223493@rudn.ru
• Ф. А. Москалева  Российский университет дружбы народов, moskaleva-fa@rudn.ru
• А. К. Самуйлов  Российский университет дружбы народов, samuylov-ak@rudn.ru
• С. Я. Шоргин  Федеральный исследовательский центр "Информатика и управление" Российской академии наук, sshorgin@ipiran.ru
• Ю. В. Гайдамака  Российский университет дружбы народов; Федеральный исследовательский центр "Информатика и управление" Российской академии наук, gaidamaka-yuv@rudn.ru

Аннотация: Увеличение числа пользователей и высокие требования к сети привели к необходимости внедрения технологии передачи данных на милли-метровых волнах (mmWave), чтобы повысить скорость передачи данных и минимизировать задержки. Переход на миллиметровый диапазон волн в пятом поколении (5G) сетей связи учитывает особенности реализации предоставления услуг, в числе которых чувствительность направленных антенных лучей к блокировкам радиосигнала. Кроме этого, при эффективном планировании сети, предоставляющей одно- и многоадресные услуги, требуется достигать баланса между входящими в противоречие решениями для этих двух типов трафика. В статье с применением методов теории массового обслуживания разработана математическая модель для описания механизма приоритизации при обслуживании комбинации одно- и многоадресного трафика, для каждого из которых принимается во внимание возможность появления блокаторов прямой видимости (Line of Sight, LoS). Особенности распространения сиг-нала учитываются в модели через разбиение зоны покрытия на две области. Построенная математическая модель позволяет найти аналитические выражения для вероятностей потери одно- и многоадресных соединений, а также объема занятого ресурса как отдельными типами трафика в разных областях зоны покрытия, так и во всей системе в целом. На балансе между перечисленными основными показателями производительности основан метод распределения радиоресурса базовой станции (БС) сети, который позволяет следить за соблюдением требований к качеству для обоих типов услуг.

Ключевые слова: mmWave; одноадресные соединения; многоадресные соединения; LoS; блокировка LoS; математическая модель

Статистический критерий стабильности системы массового обслуживания, основанный на последовательности времен пребывания

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

Аннотация: Рассматривается задача статистической проверки стабильности систем массового обслуживания (СМО) на основе характеристик последовательности значений времени пребывания заявок в системе. Для ее реше-ния предлагается использовать критерии единичного корня. Устанавливается связь между количественными и временными характеристиками системы в стиле формулы Литтла для нестационарного случая, что позволяет сопоставить rate-стабильность со стационарностью последовательности времен пребывания. В качестве критериев стационарности рассматриваются три базовые модели и соответствующие тесты Дики-Фуллера. Обсуждаются ограничения применяемых статистических таблиц. Проведенное имитационное исследование позволяет сделать выводы: все три теста решают поставленную задачу анализа стабильности с явной потерей качества принимаемых решений в случае модели с детерминированным линейным трендом, в области стабильности систем критерии ведут себя хуже, чем в области нестабильности; явно проявляются ожидаемые тенденции применения тестов; некоторые отклонения от ожидаемых результатов говорят о необходимости расширять спектр применяемых моделей и снимать ограничения используемых статистических таблиц.

Ключевые слова: система массового обслуживания; анализ временных рядов; тесты единичного корня; тесты Дики-Фуллера; имитационное моделирование

Формализация синтеза самосинхронных счетчиков

• Ю. А. Степченков  Федеральный исследовательский центр "Информатика и управление" Российской академии наук, YStepchenkov@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
• Д. Ю. Дьяченко   Федеральный исследовательский центр "Информатика и управление" Российской академии наук, diaden87@gmail.com

Аннотация: Самосинхронные (СС) схемы обладают высокой надежностью. Они гарантируют обнаружение и локализацию любых константных неисправностей и демонстрируют высокий уровень сбоеустойчивости. Однако проектирование СС-схем более трудоемко в сравнении с синхронными аналогами из-за необходимости построения дополнительной индикаторной подсхемы и соблюдения принципов функционирования схем, относящихся к классу СС-схем. Автоматическое преобразование исходной схемы, описанной аппаратно как синхронная схема, в СС-реализацию обеспечивается с помощью процедуры формализованной десинхронизации. Но при синтезе последовательностных СС-устройств, в том числе СС-счетчиков, формальная десинхронизация приводит к чрезмерной аппаратной избыточности и, как следствие, к их низкому быстродействию. Статья обосновывает подход к синтезу СС-счетчиков, базирующийся на формализации эвристических методов их построения и обеспечивающий гарантированное получение действительно СС-реализации, функционирующей в полном соответствии с исходным описанием и обладающей близкими к оптимальным потребительскими характеристиками.

Ключевые слова: автоматизированный синтез; самосинхронная схема; счетчик; десинхронизация; предустановка; индикация

Эволюция и перспективы концепции программного определения

• В. Б. Егоров  Федеральный исследовательский центр "Информатика и управление" Российской академии наук, VEgorov@ipiran.ru

Аннотация: Концепция программного определения родилась применительно к сетям передачи данных. Программное определение сетей (software-defined networking, SDN) изначально предполагало централизацию и автоматиза-цию администрирования сети с заменой маршрутизаторов на более дешевые коммутаторы. Концепция SDN претерпела существенные изменения при ее переносе из университетских лабораторий в дата-центры и провайдерские сети, в результате чего на практике SDN-сети стали представлять собой традиционные IP-сети с полнофункциональными маршрутизаторами, лишь дополненными возможностями SDN. Вслед за сетями программное определение освоило область хранения данных (software-defined storage, SDS), где приобрело новое важное свойство - сервисную ориентированность. При дальнейшем распространении программного определения на целые дата-центры (software-defined data centers, SDDC) и даже "облака" (software-defined clouds) это свойство стало доминирующим. Можно ожидать, что успехи SDDC сделают избыточными самостоятельные SDN и SDS, но широкому внедрению SDDC препятствует сложность создания для них специфического программного обеспечения (ПО) "оркестровки" (orchestration). Поэтому для ординарного владельца дата-центра едва ли не единственной доступной возможностью обретения SDDC оказывается покупка у крупного надежного поставщика комплексного решения "под ключ" с готовой "оркестровкой".

Ключевые слова: программно-определяемые сети; программно-определяемые хранилища; программно-определяемые дата-центры

Моделирование динамических геообъектов на основе концепции фазовой вариантности

• Д. А. Никишин  Федеральный исследовательский центр "Информатика и управление" Российской академии наук, dmnikishin@mail.ru

Аннотация: Предложена структура образца базы геоданных (БГД) с поддержкой фазовой вариантности (ФВ) геомоделей. Данная структура представляет собой развитие разработанной ранее мультимасштабной БГД с под-держкой представления геообъектов в различных прикладных контекстах. Рассмотрена сущность ФВ, ее принципиальные отличия от полноценного темпорального моделирования (ПТМ). Сделан вывод о том, что ФВ может найти широкое применение в специализированных геоинформационных системах (ГИС), требующих при решении своих задач учета состояния объектов на конкретный момент времени. База геоданных с использованием ФВ может использоваться в качестве оперативной БГД, поскольку ее функционирование может быть отделено от процесса непрерывного уточнения знаний о местности, реализуемого ведением основной темпоральной БГД.

Ключевые слова: геоданные; базы геоданных; концептуальная схема базы геоданных; темпоральное моделирование геообъектов; фазовая вариантность геомоделей

Интеллектуальные системы поддержки принятия решений в медицине: понятие, проблемы, подходы к разработке

• С. Б. Румовская  Федеральный исследовательский центр "Информатика и управление" Российской академии наук, sophiyabr@gmail.com

Аннотация: В неоднородной проблемной среде диагностики и прогностики в медицине, технике и т. д. представления об объекте и процессе как гетерогенной целостной системе не завершены в теории и не стали картиной мира узкопрофессиональных специалистов. Принятие решений в условиях огра-ниченности ресурсов, неоднозначности оценки ситуации, большого объема и разнообразия перерабатываемой информации об объекте сопровождается серьезными ошибками и рисками, в том числе и в медицине. Необходимы технологии виртуализации принятия решений. В работе рассмотрено понятие интеллектуальных систем поддержки принятия решений (ИСППР) в медицине, особенности и проблемы предметной области, а также подходы к разработке.

Ключевые слова: интеллектуальная система поддержки принятия решений; медицина и здравоохранение; проблемы разработки; подходы к разработке

Метод поиска оптимальных значений параметров алгоритма разрешения сущностей для конкретно-исторических данных

• 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 использованию метода коллективного разрешения сущностей, основанного на новом алгоритме реляционной кластеризации, представляющем собой модификацию жадного алгоритма агломератив- ной кластеризации, в конкретно-историческом исследовании при обработке номинативных источников. Предложен метод поиска оптимальных значений параметров алгоритма коллективного разрешения сущностей для задач, связанных с конкретно-историческими исследованиями. Метод основан на анализе специфики конкретно-исторических данных, их сравнении с тестовыми данными, для которых имеются оценки эффективности алгоритма, и процедуре нахождения оптимальных параметров процессов по схеме Гаусса-Зайделя, заключающемся в последовательном поиске оптимума функции поочередно по каждой переменной. Применение предложенного метода делает возможным использование рассматриваемого алгоритма разрешения сущностей в реальных конкретно-исторических исследованиях в задачах автоматизированного связывания записей в номинативных источниках.

Ключевые слова: конкретно-историческое исследование; распределенная технология; разрешение сущностей; параметры алгоритма; мера реляционного сходства