«Системы и средства информатики»
Том 35, Выпуск 2, 2025г.

Оглавление | Об авторах

Аннотации и ключевые слова

Комбинированное кодирование в элементах программируемых логических интегральных схем

• С. Ф. Тюрин  Пермский национальный исследовательский политехнический университет; Пермский государственный национальный исследовательский университет, tyurinsergfeo@yandex.ru
• И. А. Васенин  Пермский национальный исследовательский политехнический университет, vasenin. ioann@yandex. ru
• 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

Аннотация: Рассматривается комбинированное кодирование переменных логического элемента LUT (Lookup Table) и настроек мультиплексора - коммутатора связей межсоединений (мультиплексора маршрутизации) программируемых логических интегральных схем (ПЛИС) типа FPGA (Field- Programmable Gate Array). Предлагаемый метод комбинирования позиционного и унитарного кодирования позволяет снизить временную задержку вычисления логической функции при заданных аппаратных ограничениях либо уменьшить аппаратные затраты коммутатора связей при ограничениях на временную задержку. Описываются модель такого кодирования и метод синтеза соответствующего элемента, приводятся оценки сложности в числе транзисторов и результаты схемотехнического и топологического моделирования. Моделирование подтверждает работоспособность предлагаемого элемента. Анализ показывает эффективность принятого подхода по сложности в числе транзисторов и площади кристалла, временной задержке и потребляемой мощности. Разработанный элемент с комбинированным кодированием позволяет существенно снизить временную задержку при вычислении функций большого числа переменных и затраты конфигурационной памяти межсоединений.

Ключевые слова: элементы ПЛИС (FPGA); LUT; мультиплексор маршрутизации; унитарное и позиционное кодирование

Алгоритм моделирования векторного стохастического процесса посредством его канонического разложения на основе многослойной вейвлет-нейронной сети

• 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: Построено каноническое разложение (КР) векторного стохастического процесса (СтП), заданного на конечном промежутке времени, с применением технологии вейвлет-нейронной сети (ВНС). Задача построения КР матрицы ковариационных функций векторного СтП рассматривается как задача аппроксимации элементов матрицы ковариационных функций квадратичными формами базисных вейвлетов с компактными носителями. Для ее решения разработана архитектура многослойной ВНС. Обучение с учителем ВНС осуществляется методом обратного распространения ошибки. Каноническое разложение матрицы ковариационных функций соответствует КР векторного СтП в виде линейной комбинации случайных величин (СВ) с нулевыми математическими ожиданиями и единичными дисперсиями. Координатные функции КР задаются в виде линейной комбинации базисных вейвлет-функций с весовыми коэффициентами, оптимальные значения которых определяются при функционировании ВНС методом градиентного спуска. Описан алгоритм построения КР векторного СтП на основе ВНС. Разработанный метод применен для моделирования типового нестационарного двумерного СтП.

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

Об универсальных моделях состояния для задач слежения и навигации беспилотных движущихся объектов

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

Аннотация: Для постановки большинства навигационных задач требуется корректно сформулировать задачу фильтрации состояния стохастической динамической системы по косвенным наблюдениям. Если навигация выполняется в некооперативном сценарии, когда наблюдаемый объект и измерительная система не взаимодействуют, априорная информация о модели движения либо ограничена простыми описаниями цели и условиями среды, либо вообще отсутствует. Для таких случаев в статье предлагается несколько универсальных моделей, требующих минимального объема информации о параметрах движущегося объекта. В основе моделей лежит простое движение с постоянной скоростью. Отсутствие информации об этой скорости дополняет собственно навигацию задачей ее идентификации. Направление движения задается значением средней скорости, которое может изменяться от траектории к траектории, в том числе в зависимости от координат объекта в момент обнаружения. Неопределенность движения моделируется несколькими вариантами аддитивных (коррелированных и некоррелированных) возмущений, имитирующих хаотическое движение с сохранением общего направления. Более сложная модель исходит из предположения о периодической смене средней скорости движения, аналога движения с кусочно-постоянной скоростью. Такие изменения модели движения моделирует пуассоновский поток событий. Отмечается, что даже в условиях наличия априорной информации об этом потоке задача навигации сопровождается чрезвычайно сложной задачей идентификации, так как требуется оценивать изменившуюся среднюю скорость на коротком интервале наблюдения. Приведены характерные примеры рассчитанных траекторий.

Ключевые слова: навигация; слежение за целью; беспилотные движущиеся аппараты; стохастическая динамическая система наблюдения; аддитивные возмущения; марковские цепи; пуассоновский поток событий

Безызбыточное самосинхронное кодирование: реализация информационного канала

• Ю. А. Степченков  Федеральный исследовательский центр "Информатика и управление" Российской академии наук, YStepchenkov@ipiran.ru

Аннотация: : Рассматривается возможность организации безызбыточного самосинхронного (СС) кодирования и схемотехнический базис реализации цифровых СС-схем с трехуровневым кодированием информационных сигналов, основанным на использовании биполярного питания. Рассматриваемый способ кодирования отвечает требованию реализации СС-кода и обеспечивает корректную передачу параллельной информации между компонентами системы (приемо-передающими устройствами и каналами связи) независимо от значений временных задержек, вносимых ими. Рассматриваемый способ СС-кодирования безызбыточен, поскольку ширина такого информационного СС-канала (число разрядов) в точности совпадает с шириной информационного канала в синхронном информационном канале. В СС-схемах трехуровневое кодирование информационных сигналов вместо традиционного парафазного позволяет избавиться от необходимости дуализации логических функций, выполняемых схемой, и вдвое сокращает число элементов комбинационной логики. Однако оно усложняет схемотехническую реализацию каждого элемента и требует использования дополнительного источника питания с отрицательным напряжением. Меньшее число информационных сигналов в трехуровневых СС-схемах облегчает их топологическую реализацию. Однако необходимость в отрицательном питании затрудняет их использование в типовой цифровой аппаратуре, а более сложный технологический процесс их изготовления, предусматривающий реализацию в едином цикле комплементарных металл-оксид-полупроводник (МОП) транзисторов с индуцированным и встроенным каналом и с разными пороговыми напряжениями, удорожает их производство. Рассмотренные схемотехнические решения на базе биполярного питания могут быть использованы и в синхронной схемотехнике в двух вариантах исполнения: с традиционным бинарным кодированием (1, 0) для повышения уровня сбоеустойчивости и троичным кодированием (+1, 0, -1) для повышения эффективности представления данных.

Ключевые слова: : самосинхронное кодирование; избыточность кода; самосинхронная схема; биполярное питание; трехуровневое кодирование; КМОП

Оценка доступности атмосферной оптической связи в различных субъектах Российской Федерации

• С. Ю. Казанцев  Московский технический университет связи и информатики, s.i.kazantsev@mtuci.ru
• М. В. Сапожников  Национальный исследовательский центр "Курчатовский институт", msapozh@jscc.ru
• Д. Н. Терехин  Московский технический университет связи и информатики, o.d.n.terehin@mtuci.ru
• Ю. Б. Миронов   Национальный исследовательский центр "Курчатовский институт", ymironov@jscc.ru
• Б. М. Шабанов   Национальный исследовательский центр "Курчатовский институт", jscc@jscc.ru

Аннотация: Тенденция постоянного роста требований к объему, скорости и степени защиты информации, передаваемой в коммуникационных сетях, обусловливает поиск и исследование перспективных систем связи, позволяющих обеспечить надежный высокоскоростной канал связи в условиях возможных деструктивных внешних влияний на линии связи. В качестве такой перспективной технологии рассматривается атмосферная оптическая связь, реализуемая с помощью серийных оптических терминалов, выпускаемых российскими компаниями. Описан универсальный подход к расчету доступности канала атмосферной связи с учетом технических параметров терминалов и метеорологических параметров в области расположения терминалов, а также оптических потерь, обусловленных поглощением и рассеянием лазерного излучения, возникающих при распространении оптического сигнала через атмосферу. Впервые получены наборы дистанций атмосферного канала с заданными коэффициентами доступности для современных российских терминалов атмосферных оптических линий связи (АОЛС), учитывающие многолетний архив метеорологических параметров городов, входящих в состав 37 федеральных округов Российской Федерации с учетом новых регионов (Донецкая Народная Республика, Луганская Народная Республика, Запорожская и Херсонская области).

Ключевые слова: оптическая связь; связь в свободном пространстве; атмосферная оптическая связь; доступность канала связи

Анализ подходов к гибридизации метода рассуждений по прецедентам в системах поддержки принятия врачебных решений

• С. В. Листопад  Федеральный исследовательский центр "Информатика и управление" Российской академии наук, ser-list-post@yandex.ru
• А. С. Лучко  ООО "Автотор информационные технологии", luchko@inbox.ru

Аннотация: Статья ориентирована на совершенствование методов автоматизации решения проблем в условиях клинической практики методами кооперативных самонастраивающихся гибридных интеллектуальных систем (КСГиИС), интегрирующих различные модели и интеллектуальные технологии для достижения синергетического эффекта от их взаимодействия. Рассматриваются особенности и оцениваются возможности по гибридизации одного из методов искусственного интеллекта (ИИ) - рассуждений на основе прецедентов - при построении систем поддержки принятия врачебных решений. Анализ исследований в данной области продемонстрировал активное использование различных методов ИИ и подходов к гибридизации, а также перспективность разработки методов адаптации прецедентов с применением ИИ при построении подобных систем.

Ключевые слова: кооперативная самонастраивающаяся гибридная интеллектуальная система; гибридизация; прецедент; система поддержки принятия решений

Метод автоматизированного выявления асимметрии пунктуации в параллельных текстах

• С. Д. Игнатова  Федеральный исследовательский центр "Информатика и управление" Российской академии наук, ignatova_sophia@maiEru
• А. А. Гончаров  Федеральный исследовательский центр "Информатика и управление" Российской академии наук, a.gonch48@gmail.com
• Н. В. Бунтман  Московский государственный университет имени М. В. Ломоносова, nabunt@hotmail.com

Аннотация: : Статья посвящена методу автоматизированного выявления межъязыковой асимметрии пунктуации в параллельных текстах. Анализ функционирования знаков препинания требует больших объемов эмпирических данных, что обусловливает использование корпусов параллельных текстов. В статье показано, каким образом можно использовать поиск с исключением в базе данных (БД) параллельных текстов для автоматизированного выявления асимметрии в употреблении пунктуационных знаков двух языков. Поиск с исключением представляет собой поиск пар текстовых фрагментов, которые содержат некоторые языковые единицы на одном языке, но не содержат ни одной единицы из заданного множества на другом языке. Проверка реализуемости автоматизированного выявления межъязыковой асимметрии пунктуации была проведена на примере восклицательного знака в языковой паре русский-французский. В ходе исследования были зафиксированы семь типов языковых замен, а также был проведен их количественный анализ.

Ключевые слова: пунктуация; межъязыковая асимметрия; параллельные тексты; поиск с исключением; база данных

Некоторые подходы к управлению мониторингом ситуационной обстановки

• А. П. Сучков  Федеральный исследовательский центр "Информатика и управление" Российской академии наук, ASuchkov@ipiran.ru

Аннотация: Осуществлен анализ подходов к управлению подсистемой мониторинга для обеспечения лица, принимающего решения (ЛПР), информацией, качество которой достаточно для эффективного управленческого воздействия на свои силы и средства с целью нормализации ситуации. На основе построения трехуровневой модели данных мониторинга обоснованы способы вычисления целевых показателей (ЦП) для различных качественных характеристик информации - достоверности, полноты, актуальности и др. Результаты мониторинга обстановки поступают в подсистему поддержки принятия решений (ППР) по нормализации ситуации (устранение уязвимостей, первичное реагирование, расчет и расстановка необходимых сил и средств, ликвидация последствий, анализ и выводы). Повышение качества добываемой информации может достигаться путем осуществления обратной связи с подсистемой мониторинга обстановки с целью эффективной идентификации ситуаций на различных стадиях их жизненного цикла (ЖЦ) (включая анализ предпосылок их возникновения и возможного предотвращения на начальных стадиях их развития).

Ключевые слова: мониторинг; ситуация; качество информации; управление