«Системы и средства информатики»
Том 34, Выпуск 3, 2024г.

Оглавление | Об авторах

Аннотации и ключевые слова

Мониторинг функциональной безопасности больших сервисных систем

• 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
• А. А. Зацаринный  Федеральный исследовательский центр «Информатика и управление» Российской академии наук, AZatsarinny@ipiran.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: Функциональное предназначение информационной поддержки деятельности организации можно описать в виде совокупности бизнес-процессов (БП). В статье речь идет о контроле устойчивости реализации на одной платформе большого числа БП обслуживания большого числа клиентов, запрашивающих одновременно большое количество различных услуг и требующих частичной модификации бизнес-функций (БФ) в реальном масштабе времени. Следствием указанных условий становится значительное число конфликтов, ошибок и сбоев на различных уровнях реализации одних и тех же сервисов при ограничениях во времени. Мониторинг выполнения БП призван выявлять и классифицировать конфликты, ошибки и сбои для дальнейшего принятия управленческих решений. Совокупность функциональных, поведенческих, структурных и информационных моделей всех БП организации вместе с моделями связного обеспечения в статье называется метаданными (МД) организации. Метаданные служат основой для организации текущего управления и перспективного развития. Решены задачи разбиения системы на подсистемы для организации мониторинга функциональной безопасности (ФБ) и использования данных мониторинга для определения первопричины сбоя.

Ключевые слова: информационная поддержка бизнес-процессов; мониторинг функциональной безопасности; большие сервисные системы; метаданные

К задаче идентификации сбоев в информационно-технологической инфраструктуре путем мониторинга и анализа косвенных данных

• Д. В. Смирнов  ПАО Сбербанк России, dvlsmirnov@sberbank.ru
• А. А. Грушо  Федеральный исследовательский центр «Информатика и управление» Российской академии наук, grusho@yandex.ru
• М. И. Забежайло  Федеральный исследовательский центр «Информатика и управление» Российской академии наук, m.zabezhailo@yandex.ru

Аннотация: Обсуждаются исследовательские аспекты проблематики идентификации сбоев в сложных информационно-технологических (ИТ) системах.
Под сбоем понимается нештатный режим работы ИТ-инфраструктуры, в котором не обеспечивается заданная функциональность поддерживаемым ею бизнес-процессам, но имеющиеся средства мониторинга функционирования ИТ-инфраструктуры не подают сигналов тревоги. В таких ситуациях заключение о возникшем сбое можно сформировать лишь по косвенным данным, в частности по реакции пользователей, обращающихся в службу поддержки, и т. п. Задачи построения систем идентификации подобных нештатных ситуаций, так называемых детекторов сбоев, рассматриваются в контексте некоторых исследовательских проблем современного искусственного интеллекта: интеллектуального анализа текстов на естественном языке, выявления причинно-следственных связей в анализируемых данных, обучения на прецедентах в открытых предметных областях и др. Предложены направления научных исследований и формулировка задач, решение которых необходимо для существенного повышения эффективности выявления сбоев методами детекторов сбоев.

Ключевые слова: информационная инфраструктура; мониторинг косвенных данных; детекторы сбоя; причинно-следственные связи; искусственный интеллект

Особенности обеспечения функциональной безопасности автоматизированных систем с применением технологии искусственного интеллекта

• В. Е. Гаврилов  Федеральный исследовательский центр «Информатика и управление» Российской академии наук, vegavrilov@yandex.ru
• А. А. Зацаринный  Федеральный исследовательский центр «Информатика и управление» Российской академии наук, AZatsarinny@ipiran.ru

Аннотация: Статья посвящена рассмотрению особенностей обеспечения функциональной безопасности автоматизированных систем (АС) как с применением технологии искусственного интеллекта (ТИИ), так и без нее. Сравниваются факторы, влияющие на качество функционального программного обеспечения (ПО) в обоих случаях. Показано, что большинство специфических для систем искусственного интеллекта (СИИ) атак блокируется стандартными средствами защиты информации от несанкционированного доступа. Эффективность защиты от атаки уклонения определяется качеством СИИ и используемых для обучения данных. Для АС без применения ТИИ также актуальны атаки уклонения, а эффективность защиты от них определяется качеством функционального ПО.

Ключевые слова: системы искусственного интеллекта; безопасность информационных технологий; функциональная безопасность; качество программного обеспечения; атаки; защита информации

Анализ подходов к идентификации структуры проблемы в гибридных интеллектуальных многоагентных системах

• С. В. Листопад  Федеральный исследовательский центр «Информатика и управление» Российской академии наук, ser-list-post@yandex.ru
• И. А. Кириков  Федеральный исследовательский центр «Информатика и управление» Российской академии наук, baltbipiran@mail.ru

Аннотация: Сложность автоматического решения практических проблем во многом обусловлена их слабой формализацией, а иногда и отсутствием четкой постановки в момент возникновения. В результате требуются существенные временные и трудовые затраты на формулирование, выявление состава и структуры проблемы, подбор или разработку методов, релевантных ее частям, а также их синтезу. В работе рассматривается понятие проблемы и разрабатываются ее макро- и микроуровневые модели, выполнен анализ методов автоматической и автоматизированной идентификации ее структуры на предмет их возможного использования в системах гибридного и синергетического искусственного интеллекта, в частности в гибридных интеллектуальных многоагентных системах (ГиИМАС).

Ключевые слова: проблема; сложная задача; декомпозиция; редукция; коллектив специалистов; гибридная интеллектуальная многоагентная система

Методы вероятностного и статистического моделирования неявных стохастических систем

• И. Н. Синицын  Федеральный исследовательский центр «Информатика и управление» Российской академии наук, sinitsin@dol.ru

Аннотация: Статья посвящена вероятностным (аналитическим) и статистическим методам моделирования в неявных (непрерывных, дискретных и непрерывно-дискретных) стохастических системах (СтС). Дан обзор работ в области методов вероятностного моделирования (МВМ) и методов статистического моделирования (МСМ) стохастических процессов (СтП). Основное внимание уделяется МВМ и МСМ для неявных СтС, приведенных к дифференциальным, разностным и непрерывно-дискретным уравнениям. Для МСМ разработаны дискретные алгоритмы различного порядка точности в неявных СтС с гладкими функциями. Получены результаты для негладких неявных функций в рамках корреляционной теории на основе регрессионной линеаризации, а также параметризации одно- и многомерных плотностей распределения, в том числе с помощью канонических разложений с независимыми компонентами. Подробно рассмотрены примеры с неявными гладкими и разрывными функциями. Определены направления дальнейших исследований.

Ключевые слова: вероятностное (аналитическое) моделирование; неявная стохастическая система; сильная и слабая аппроксимация; статистическое моделирование; стохастическая система, не разрешенная относительно производной (разности)

Методы моделирования неявных эредитарных стохастических систем

• И. Н. Синицын  Федеральный исследовательский центр «Информатика и управление» Российской академии наук, sinitsin@dol.ru

Аннотация: Статья посвящена вероятностным и статистическим методам моделирования стохастических процессов (СтП) в неявных непрерывных и непрерывно-дискретных эредитарных стохастических системах (СтС). Дан обзор работ в области методов вероятностного моделирования (МВМ) эредитарных СтС (ЭСтС). Особое внимание уделено обзору методов статистического моделирования (МСМ) неявных СтС. Описаны два практических метода приведения уравнений неявных ЭСтС к дифференциальным уравнениям. Для гладких и негладких неявных функций представлены МВМ на основе метода нормальной аппроксимации (МНА) на разных этапах получения приведенных уравнений. Рассмотрены как стационарные, так и нестационарные СтП. Изучены численные МСМ различной точности в условиях слабой и сильной аппроксимации для гладких и негладких неявных функций. Рассмотрены МВМ и МСМ в неявных непрерывно-дискретных системах. В качестве иллюстративного примера приведены результаты моделирования посредством МВМ и МСМ для гладкой и разрывной неявной функции. Определены направления дальнейших исследований.

Ключевые слова: метод вероятностного (аналитического) моделирования (МВМ); метод статистического моделирования (МСМ); неявная стохастическая система; стохастический процесс (СтП); эредитарная стохастическая система (ЭСтС)

Нейросетевой синтез оптимальной линейной стохастической системы по критерию минимума среднеквадратичной ошибки

• И. Н. Синицын  Федеральный исследовательский центр «Информатика и управление» Российской академии наук, 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: Разработан новый метод синтеза оптимальной линейной стохастической системы (СтС) по критерию минимума среднеквадратичной ошибки (СКО) с применением нейросетевых технологий. На вход системы подается одномерный входной сигнал в виде суммы полезного сигнала и аддитивной гауссовской помехи, независимой от случайных параметров полезного сигнала. На выходе системы требуется получить известное преобразование полезного сигнала. Предлагается архитектура трехслойной вейвлет-нейрон- ной сети (ВНС) с одним скрытым слоем. Функции активации скрытого слоя задаются на основе выбранного ортонормированного базиса вейвлетов с компактными носителями. Алгоритм обучения с обратным распространением ошибки методом наискорейшего спуска используется в процессе функционирования ВНС. Построен СКО-оптимальный оператор системы. Получена формула для СКО-оптимальной оценки выходного стохастического процесса (СтП) в виде линейной комбинации базисных вейвлет-функций. Приведен иллюстративный пример.

Ключевые слова: вейвлет; вейвлет-нейронная сеть; каноническое разложение; моделирование; оптимальная оценка; оптимальный оператор; среднеквадратичная оценка; стохастический процесс; стохастическая система

Моделирование входного потока рабочих нагрузок вычислительного кластера LANL Mustang

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

Аннотация: Статистический анализ — обязательный элемент построения математической модели исследуемого объекта. Системы массового обслуживания (СМО) как объект исследований обладают специфическими особенностями, из-за которых приходится выходить за рамки общей теории стохастических процессов. В статье рассматривается построение моделей входного потока многопроцессорных систем на основе трассировки реальной рабочей загрузки кластера Mustang, полученной в рамках проекта Atlas (www.project-atlas.org). К особенностям данных Mustang можно отнести большой период наблюдений, внушительный объем собранных сведений, широкое поле изысканий из-за упрощенного характера предшествующих исследований и уже сделанных нечетких выводов, комбинирование фрагментов с разными интенсивностями потока, наличие стационарных и нестационарных участков, неприменимость модели простого пуассоновского потока. Как решение возникающих проблем для стационарных фрагментов данных предлагается использовать модель ветвящегося процесса Пуассона (Branching Poisson Process, BPP). Известные методы оценивания параметров модели дополнены процедурой уточнения оценок и формализованными приемами подтверждающего анализа. Вследствие больших объемов обрабатываемых данных важным становится построение эффективных алгоритмов вычисления характеристик потоков и сглаживания выборочных показателей.

Ключевые слова: репозиторий трассировок; кластер LANL Mustang; ветвящийся пуассоновский процесс; статистический анализ последовательностей событий

Реализация суммирующих 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: Статья посвящена проблеме реализации самосинхронных (СС) двоичных счетчиков. Самосинхронные схемы представляют собой схемотехнический базис, альтернативный синхронному базису при реализации цифровых устройств. Самосинхронный базис обеспечивает устойчивое функционирование цифрового устройства при любых задержках реализующих его логических элементов. Основой для этого служат двухфазная дисциплина работы и индикация всех переключений схемы, требующие некоторой аппаратной избыточности. В части допустимых условий эксплуатации — напряжения питания и температуры окружающей среды — СС-схемы обладают значительным преимуществом в сравнении с синхронными аналогами. Последовательные СС-счетчики в меньшей степени избыточны, чем комбинационные СС-схемы, из-за более простой индикаторной подсхемы. Их синтез достаточно просто формализуется на основе готовых счетных СС-триггеров. Однако для реализации СС-предустановки счетчиков необходимо соблюдать определенную последовательность формирования их входов. Статья обсуждает схемотехнический базис реализации суммирующих СС-счетчиков и предлагает оптимальные по аппаратным затратам технические решения, обеспечивающие СС-предустановку счетчика.

Ключевые слова: самосинхронная схема; двоичный счетчик; индикация; предустановка; аппаратные затраты; быстродействие; анализ на самосинхронность

Разработка программного комплекса моделирования эффективности в авиатранспортной системе России

• И. В. Урюпин  Федеральный исследовательский центр «Информатика и управление» Российской академии наук, uryupin93@yandex.ru

Аннотация: Статья посвящена практической реализации методики моделирования эффективности в авиатранспортной системе (АТС). Авиатранспортная система — важная составляющая социально-экономического развития любой страны, а инструменты моделирования и анализа состояния таких сложных систем позволяют решать широкий спектр задач от оценки качества деятельности до оптимизации управления и прогнозирования результатов. Основное внимание уделено разработке программного комплекса ситуационного моделирования качества пассажирских перевозок АТС РФ и спроса на них. Предложенный вариант программного комплекса позволяет оценить ее функционирование по разным критериям эффективности. Описаны ключевые реализованные функциональные блоки — модуль оценки качества авиатранспортной сети для пассажира и модуль оценки потенциала изменения спроса на перевозки при замещении существующих типов самолетов перспективными воздушными суднами (ВС). Разработанные компоненты оперируют доступной для сбора или приобретения статистической информацией об авиаперевозках посредством спроектированной базы данных (БД).

Ключевые слова: математическое моделирование; авиатранспортная система; программный комплекс; база данных

Онлайн-энциклопедии: актуальные проблемы развития

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

Аннотация: Предложен подход к изучению онлайн-энциклопедий как S-символьных систем знаний. Онлайн-энциклопедия рассматривается как обновляемая совокупность гипермедийных информационных ресурсов, оформленная в виде веб-сайта и объединенная правилами их создания, изменения, классификации, поиска и пользования. Правила определяют функциональные требования к программному обеспечению онлайн-энциклопедии (как вебсистеме), реализованному в виде движка онлайн-энциклопедии. Приведены результаты сравнительного анализа концептуальных, организационных и технологических основ трех современных российских универсальных онлайн-энциклопедий (Большой российской энциклопедии (БРЭ) электронных версий 2017 и 2022 гг., Руниверсалис и Рувики). Приведены примеры удачных и ошибочных решений, влияющих на перспективы развития онлайн-энциклопедий. Среди неотложных организационных проблем выделена задача привлечения экспертов к созданию и рецензированию энциклопедических ресурсов. Для ее решения (при существующей системе оценки результативности научной деятельности сотрудников исследовательских и образовательных учреждений) целесообразно учитывать экспертные публикации в российских онлайн-энциклопедиях.

Ключевые слова: онлайн-энциклопедия; веб-система; S-символьная система знаний; гипермедийные информационные ресурсы; движок онлайн-энциклопедии; экспертные публикации онлайн-энциклопедий