| Об институте | Направления деятельности | Научно-исследовательские работы и проекты | Объекты интеллектуальной собственности | Научные журналы ИПИ РАН | Другие публикации | Семинары и конференции |
|
«Информатика и ее применения» (Том 7, Выпуск 4, 2013)Оглавление | Библиография | Об авторах Аннотации и ключевые слова.ИССЛЕДОВАНИЕ ДИНАМИКИ МНОГОМЕРНЫХ СТОХАСТИЧЕСКИХ СИСТЕМ НА ОСНОВЕ ЭНТРОПИЙНОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ.
Аннотация: Описан энтропийный подход к моделированию динамики стохастических систем. В его основе лежит представление системы в виде многомерного случайного вектора. Показано, что изменение энтропии многомерной стохастической системы может быть выражено через дисперсии и условные корреляции компонент случайного вектора. Это позволяет обнаружить причину изменения энтропии системы и оценить этот случайный вектор количественно. Получено, что энтропия стохастической системы складывается из двух компонент, которые характеризуют ее свойства. Первая компонента определяет предельную энтропию, соответствующую полной независимости элементов системы, и характеризует рассмотрение целостного объекта как состоящего из частей (аддитивность). Вторая компонента отражает степень взаимосвязей между элементами системы, характеризуя свойства системы как целого (целостность). Описанный подход делает возможным использование энтропийной модели в задачах диагностики и контроля состояния стохастических систем, а также эффективного управления ими. К достоинствам предложенного подхода следует отнести простоту реализации и интерпретации математической модели, универсальность и применимость к стохастическим системам различной природы, возможность ее использования на малых выборках данных. Приведен пример практического применения математической модели. Ключевые слова: e многомерная случайная величина; энтропия; динамика; стохастическая система;
дисперсия; корреляция
ПРЕДЕЛЬНАЯ ТЕОРЕМА ДЛЯ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ СУММ НЕЗАВИСИМЫХ НЕОДИНАКОВО РАСПРЕДЕЛЕННЫХ СЛУЧАЙНЫХ ВЕЛИЧИН И ЕЕ ПРИМЕНЕНИЕ К ПРОГНОЗИРОВАНИЮ ВЕРОЯТНОСТИ КАТАСТРОФ В НЕОДНОРОДНЫХ ПОТОКАХ ЭКСТРЕМАЛЬНЫХ СОБЫТИЙ .
Аннотация: Рассматривается задача прогнозирования вероятностей катастроф в неоднородных потоках экстремальных событий. Статья развивает и обобщает некоторые методы, предложенные авторами в предыдущих работах. Поток экстремальных событий рассматривается как маркированный точечный случайный процесс с необязательно одинаково распределенными интервалами между точками (событиями). Основой предлагаемых обобщений служат предельные теоремы для геометрических случайных сумм независимых неодинаково распределенных случайных величин и теория Балкемы–Пикандса–Де Хаана. Рассмотрена конструкция, в рамках которой в качестве предельного распределения для геометрических случайных сумм независимых неодинаково распределенных случайных величин возникает распределение Вейбулла–Гнеденко. Эффективность методов иллюстрируется на примере их применения к прогнозированиюмомента столкновения Земли с потенциально опасным астероидом на основе данных Центра по малым планетам Гарвардского университета. Ключевые слова: катастрофа; экстремальное событие; случайная сумма; геометрическая сумма; закон
больших чисел; распределение Вейбулла–Гнеденко; теорема Балкемы–Пикандса–Де Хаана; обобщенное
распределение Парето
РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ВРЕМЕНИ ВЫХОДА ИЗ МНОЖЕСТВА СОСТОЯНИЙ ПЕРЕГРУЗКИ В СИСТЕМЕ M | M | 1 | <L,H> | <H,R> С ГИСТЕРЕЗИСНЫМ УПРАВЛЕНИЕМ НАГРУЗКОЙ.
Аннотация: Одним из наиболее простых в реализации и эффективных решений проблемы перегрузок, обеспечивающим наименьшее число переключений режимов функционирования системы, является гистерезисное управление нагрузкой. В статье предложен аналитический метод исследования параметров гистерезисного управления. В качестве математической модели рассмотрена система массового обслуживания (СМО) M | M | 1 | <L,H> | <H,R> с двумя петлями гистерезисного управления, где H — порог обнаружения перегрузки; L — порог снижения перегрузки; R — порог сброса нагрузки. Получены два метода вычисления преобразования Лапласа–Стилтьеса (ПЛС) времени возврата системы из множества состояний перегрузки в множество состояний нормальной нагрузки: первый — путем решения системы уравнений с ПЛС неизвестных времен возврата для каждого состояния перегрузки; второй— с помощью рекуррентного представления ПЛС времен возврата в виде дробно2рациональных функций. Оба метода позволяют при вычислениях эффективно применять инструментальные программные средства общего назначения, что показано на численном примере. Ключевые слова: перегрузка сервера; система массового обслуживания (СМО); гистерезисное управление
нагрузкой; время возврата в множество состояний нормальной нагрузки; преобразование Лапласа–
Стилтьеса (ПЛС); функция распределения
ОБ ОДНОЙ ЗАДАЧЕ ОПТИМАЛЬНОГО УПРАВЛЕНИЯ НАГРУЗКОЙ НА СЕРВЕР.
Аннотация: Рассматривается относительно простая постановка задачи об управлении нагрузкой на сервер с фиксированным количеством мест обслуживания и потенциально бесконечной очередью. Управление заключается в принятии решения о приеме либо об отклонении каждого вновь поступающего задания. Накопление очереди сопряжено с возможной потерей качества обслуживания, поскольку срок выполнения заданий ограничен. В то же время отклонение заявок влечет потерю дохода. Доказано, что в случае экспоненциально распределенного времени выполнения заданий и для входных потоков, описываемых процессом восстановления с произвольным распределением времени между поступлением заданий, оптимальной является простая пороговая стратегия. Зависимость предельного среднего дохода от значения порога является унимодальной. Это обстоятельство значительно облегчает поиск оптимального целочисленного значения порога. Экспериментальный анализ показывает, что указанная зависимость имеет место также для произвольного распределения времени выполнения заданий и для входных потоков, описываемых как марковски модулируемые процессы (ММП) общего вида. Ключевые слова: ограничение нагрузки; пороговое управление; потоки заданий
ОПТИМИЗАЦИЯ ФУНКЦИЙ LAB - КОНТРАСТНОГО ГРАДАЦИОННОГО ПРЕОБРАЗОВАНИЯ.
Аннотация: Рассмотрена задача персонифицированного преобразования распределения контрастов на ступенчатых тоновых шкалах. Решение задачи необходимо для управления отображениями RGB-изображений на цветных периферийных устройствах персональных электронных вычислительных машин (ПЭВМ) с целью улучшения их восприятия в части детализации. Поскольку изменение соотношения Lab-контрастов цифрового описания отображений пикселов влечет за собой подобное, хотя и, возможно, менее ярко выраженное изменение соотношения реальных контрастов отображений, то для решения задачи достаточно подобрать подходящее распределение Lab-контрастов. Для приближенного вычисления функции Lab-контрастного градационного преобразования ступенчатых тоновых шкал по образцу рассматривались два семейства параметрических алгоритмов. Параметры одного из них—подмножества пикселовшкалы, а другого—множества градаций. Задача выбора оптимальных параметров решена путем сравнения погрешности вычисления функции распределения Lab-контрастов на ступенчатых тоновых шкалах на типичных примерах. Приведен пример, демонстрирующий эффективность применения соответствующей функции Lab-контрастного градационного преобразования ступенчатых тоновых шкал. Показано, что при выборе подходящего образца можно не только избежать искажения детализации, но и добиться ее улучшения. Ключевые слова: цветовоспроизведение; цветовосприятие; Lab-координаты; контраст; градации
МЕТОД ИЗВЛЕЧЕНИЯ БИБЛИОГРАФИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ ИЗ ПОЛНОТЕКСТОВЫХ ОПИСАНИЙ ИЗОБРЕТЕНИЙ.
Аннотация: Предложен метод извлечения библиографической информации из полных описаний патентов, которая необходима для исследования тематических взаимосвязей науки и технологий. Цель
исследования заключается в разработке принципов создания отечественных информационных систем
для вычисления индикаторов тематических взаимосвязей. Этот вид информационных систем является
новым для российской научно2технической сферы. Их создание необходимо для мониторинга и оценивания программ научных исследований и принятия решений на всех этапах программной деятельности.
Ключевые слова: взаимосвязи науки и технологий; методология определения индикаторов; информационные системы; архитектурные решения; библиографическая информация; патентные документы
О СХОДИМОСТИ РАСПРЕДЕЛЕНИЙ СЛУЧАЙНЫХ СУММ К СКОШЕННЫМ ЭКСПОНЕНЦИАЛЬНО - СТЕПЕННЫМ ЗАКОНАМ.
Аннотация: Предложено обобщение класса экспоненциально-степенных распределений (обобщенных распределений Лапласа) на несимметричный случай. Класс скошенных экспоненциально-степенных распределений (скошенных обобщенных распределений Лапласа) вводится как семейство специальных дисперсионно-сдвиговых смесей нормальных законов. Найдены выражения для моментов скошенных экспоненциально-степенных распределений. Показано, что скошенные экспоненциально-степенные распределения могут использоваться в качестве асимптотических аппроксимаций. С этой целью доказывается теорема о необходимых и достаточных условиях сходимости распределений сумм случайного числа независимых одинаково распределенных случайных величин к скошенным экспоненциально-степенным распределениям. Для частного случая — специальных случайных блужданий с непрерывным временем, порожденных обобщенными дважды стохастическими пуассоновскими процессами, — приводятся оценки скорости этой сходимости. Ключевые слова: случайная сумма; обобщенное распределение Лапласа; скошенное обобщенное распределение Лапласа; экспоненциально-степенное распределение; симметричное устойчивое распределение;
одностороннее устойчивое распределение; дисперсионно-сдвиговая смесь нормальных законов; смешанное пуассоновское распределение; смесь распределений вероятностей; идентифицируемые смеси; аддитивно замкнутое семейство; оценка скорости сходимости
ОБРАЩЕНИЕ СФЕРИЧЕСКОГО ПРЕОБРАЗОВАНИЯ РАДОНА В КЛАССЕ ДИСКРЕТНЫХ СЛУЧАЙНЫХ ФУНКЦИЙ.
Аннотация: Рассмотрена задача восстановления вероятностных распределений случайных функций по распределениям сферических проекций, описывающих данные в некоторых видах томографических экспериментов, включая термоакустическую томографию, оптоакустическую томографию и радиолокацию. Задачи подобного рода возникают в ситуациях, когда исследуемый объект может случайным образом менять свою структуру в процессе регистрации проекционных данных. Это приводит к невозможности использования традиционных методов вычислительной томографии. Предполагается, что случайный объект может иметь не более счетного числа структурных состояний, каждое из которых описывается интегрируемой функцией с компактным носителем. Для такого дискретного класса случайных функций доказывается взаимно однозначное соответствие между распределением случайной функции и распределениями ее проекций и разрабатываетсяметод восстановления, основанный на свойствах так называемых моментов проекций. Также исследована устойчивость разработанногометода к погрешностями показано, что метод дает адекватные результаты в случаях, когда проекционные данные содержат шум. Ключевые слова: случайные функции; сферическое преобразование Радона; стохастическая томография
ИНФОРМАЦИОННО - АНАЛИТИЧЕСКАЯ АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ СИСТЕМА "МЕГАЛИТ" В ОПТИМИЗАЦИИ ДИАГНОСТИКИ И ЛЕЧЕНИЯ МОЧЕКАМЕННОЙ БОЛЕЗНИ.
Аннотация: В статье, первой из предполагаемой серии научных публикаций, рассматриваются результаты исследований по автоматизации информационных и аналитических процессов обследования, диагностирования и лечения мочекаменной болезни (МКБ). Существенную роль в создании систем диагностики МКБ играет разработка информационных технологий сбора клинических данных и формирования специализированных баз данных (БД). Изучена возможность создания и способы реализации информационно-аналитической автоматизированной системы (ИААС) по сбору, хранению и обработке клинических данных обследования больных, а также алгоритмизации процессов принятия решений при диагностике МКБ и выборе схем лечения и профилактики этого заболевания. Предложенные математические методы и алгоритмы могут найти применение при дальнейшем развитии фундаментальных научных исследований в области разработки математических методов моделирования медико-биологических систем, а также при создании необходимого математического инструментария. Ключевые слова: информационно-аналитическая система; урология; компьютерная диагностика; схема лечения; схема профилактики
АНАЛИЗ ОДНОРОДНОСТИ ДАННЫХ О ХИМИЧЕСКОМ СОСТАВЕ КАМНЕЙ ПРИ УРОЛИТИАЗЕ.
Аннотация: Рассмотрены методы исследования однородности статистических данных о химическом составе камней при уролитиазе. Многомерность данных, бедный спектр различных значений показателей, невозможность использовать простые адекватные вероятностные модели для них, а также отсутствие накопленного опыта подобного моделирования в области урологии придают специфику рассматриваемым задачам. Предложен и проанализирован критерий значимости, основанный на расстоянии между множествами точек в евклидовом пространстве. Он применен для анализа зависимости состава камней от пола пациента. При анализе изменения состава камней от времени предложенный критерий использован как элемент парных сравнений данных для различных временн‚ ых фрагментов. В этом случае впервые применены идеи аппроксимации возникающих связей между фрагментами данных с помощью отношения эквивалентности. Это позволяет обоснованно проводить стратификацию исходных данных. В ходе экспериментов получены статистически обоснованные результаты как об особенностях мочекаменной болезни в зависимости от пола пациента, так и об их изменении с течением времени. Ключевые слова: критерии однородности; стратификация; бутстреп-метод; мочекаменная болезнь
О МЕТОДЕ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ И КЛАССИФИКАЦИИ ДЛЯ ЦЕНЗУРИРОВАННЫХ ДАННЫХ.
Аннотация: В данной работе решалась задача классификации пациентов с инсулинонезависимым сахарным диабетом (ИНСД) и выявления признаков, по которым у пациентов можно предположить наличие данного диагноза. В первоначальном видем едицинскиеданныенеу далось классифицировать. Основной помехой для использования классического метода дискриминации стала недостаточность и неполнота данных. Для обработки таких данных предлагается метод классификации, в котором определенным образом выбираются различныенаб оры дискриминантных признаков и строятся классификационные функции для каждого набора. Число таких наборов зависит от степени неполноты данных: чем больше потерянных данных, тем больше число различных наборов. Пациент классифицируется каждой дискриминантной системой и относится к той группе, для которой было получено максимальное число совпадений классификации. Такая многоступенчатая классификация компенсирует малый объем выборки и максимально использует информацию о каждом пациенте. Ключевые слова: гипотеза; цензурированные данные; дискриминантные переменные; классификационные функции; прогнозирование
CONCEPTUAL DECLARATIVE PROBLEM SPECIFICATION AND SOLVING IN DATA INTENSIVE DOMAINS.
КОНЦЕПТУАЛЬНЫЕ ДЕКЛАРАТИВНЫЕ СПЕЦИФИКАЦИИ И РЕШЕНИЕ ЗАДАЧ В ОБЛАСТЯХ С ИНТЕНСИВНЫМ ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ДАННЫХ.
Аннотация: В сфере концептуального моделирования долгое время исследовались разнообразные нотации, предназначенные для определения семантики вычислений в терминах предметных областей. Подход «сущность–связь» и диаграммы UML позволяют определять семантику лишь неформально. Онтологические языки, основанные на дескриптивной логике, разрабатывались для формализации семантики данных. Однако сейчас общепризнано, что одной лишь семантики данных недостаточно — требуется еще и представление алгоритмов анализа данных для спецификации данных и поведения в одной парадигме. Более того, все усиливающееся разнообразие разноструктурированных моделей данных вызывает потребность в их унифицированной, интегрированной абстракции для получения спецификаций, независимых от реальных данных в предметных областях с интенсивным использованием данных. С целью преодоления названных недостатков предлагается новый подход к применению семантически различных языков на правилах (диалектов) для создания интероперабельных концептуальных спецификаций над различными системами на правилах. Подход основан на на технике преобразования логических программ, рекомендованной Форматом обмена правилами (RIF) W3C. Этот подход гармонично сочетается со спецификациями, предназначенными для определения семантических посредников на правилах, обеспечивающих интеграцию неоднородных баз данных. Определена инфраструктура, реализующая мультидиалектные концептуальные спецификации при помощи интероперабельных систем на правилах и систем поддержки посредников. Представлен подтверждающий предложенные концепции прототип инфраструктуры, основанный на системе поддержки посредников СИНТЕЗ и стандарте RIF. Подход к мультидиалектной концептуализации предметной области, делегированию правил, интероперабельности программ на правилах и посредников подробно рассмотрен и проиллюстрирован на реальном примере NP2полной задачи в финансовой области. Результаты исследования свидетельствуют о применимости подхода и инфраструктуры для концептуального, декларативного, независимого от ресурсов и повторно используемого анализа данных в различных предметных областях. Ключевые слова: концептуальная спецификация; W3C RIF; логические языки на правилах; СИНТЕЗ;
интеграция баз данных, посредники; RIF-BLD; RIF-CASPD; мультидиалектная инфраструктура; делегирование правил
PROBABILISTIC METHODS FOR SELF - CORRECTING HARDWARE DESIGN.
ВЕРОЯТНОСТНЫЙ ПОДХОД К САМОКОРРЕКТИРУЮЩИМСЯ ВЫЧИСЛЕНИЯМ В ПРОЕКТИРОВАНИИ АППАРАТУРЫ.
Аннотация: Описаны некоторые подходы к распространению метода самокоррекции программ, основанного на свойстве «случайной самосокращаемости» (random self2reducibility), на задачи проектирования аппаратной части вычислительных систем. Данная концепция может быть использована для проектирования как цифровой, так и аналоговой аппаратуры. Расширение метода основано на использовании случайных выборок, полиномиальной интерполяции и теории самокорректирующихся кодов. В частности, предлагается использовать известные методы реконструкции числовых функций для коррекции ошибок, вызываемых неисправностями, остающимися в аппаратуре послепроизводственного контроля. Предлагаемый подход может дополнять известные методы тестирования цифровых и аналоговых приборов посредством использования равновероятной выборки операций и верификации результатов их выполнения, обеспечивая приемлемый уровень (небольшую долю) неправильных результатов. Ключевые слова: самокоррекция; вычисление действительных функций; анализ данных; интерполяция
|
|
||
|
| © 2016 Институт проблем информатики Российской Академии наук |