| 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 13, Выпуск 1, 2019)Оглавление | Библиография | Об авторах ИНТЕРПОЛЯЦИОННОЕ АНАЛИТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЙ В СЛОЖНЫХ СТОХАСТИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ
Аннотация: Разработаны методы интерполяционного аналитического моделирования (ИАМ) в сложных непрерывных и дискретных скалярных и приводимых к ним векторных стохастических системах (СтС). Выделены типовые классы сложных СтС. Методы основаны на интерполяционном решении эволюционного уравнения для одномерной характеристической функции (х.ф.). Получены уравнения чувствительности для оценки х.ф. к параметрам СтС. В основу базовых алгоритмов ИАМ положена теорема отсчетов Котельникова. Рассмотрены практические вопросы выбора интерполяционных формул Котельникова и оценки количества интерполяционных отсчетов. Для СтС с известной аналитической прир одой в качестве дальнейшего развития следует рассмотреть применение сплайнт-вейвлет методов для офлайн алгоритмов, а для онлайн алгоритмов - фильтрационных подходов, при этом особое внимание следует уделить многомерным распределениям. Ключевые слова: одномерная плотность вероятности (п.в.); одномерная характеристическая функция (х.ф.); стохастическая система (СтС); стохастический процесс (СтП)
УПРАВЛЕНИЕ ВЫХОДОМ СТОХАСТИЧЕСКОЙ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОЙ СИСТЕМЫ ПО КВАДРАТИЧНОМУ КРИТЕРИЮ. II. ЧИСЛЕННОЕ РЕШЕНИЕ УРАВНЕНИЙ ДИНАМИЧЕСКОГО ПРОГРАММИРОВАНИЯ
Аннотация: Представлена вторая часть исследования задачи оптимального управления для диффузионного процесса Ито и линейного управляемого выхода. Оптимальное управление выходом dzt = = atyt dt + btzt dt + ctut dt + at dwt стохастической дифференциальной системы с состоянием dyt = = At(yt) dt + >t(yt) dvt и квадратичным критерием качества, определяемое функцией Беллмана вида Vt(y,z) = atz2 + @t(y)z + Yt(y), рассчитывается путем приближенного решения сеточными методами дифференциальных уравнений для коэффициентов at, в(y) и Yt(y). Подробно рассмотрен модельный пример, опирающийся на простую дифференциальную модель для показателя RTT (Round-Trip Time) сетевого протокола TCP (Transmission Control Protocol). Приводятся результаты численного эксперимента, позволяющие оценить трудности практической реализации оптимального решения и обозначить задачи дальнейшего исследования. Ключевые слова: стохастическое дифференциальное уравнение; оптимальное управление; динамическое программирование; функция Беллмана; уравнение Риккати; линейные уравнения параболического типа
ОБ ОДНОМ КЛАССЕ ЗАДАЧ ФИЛЬТРАЦИИ НА МНОГООБРАЗИЯХ
Аннотация: Цель статьи состоит в описании стохастических дифференциальных систем, траектории которых находятся на гладком многообразии, в приложении к задаче оптимальной фильтрации. Дополнительным условием является принадлежность этому же многообразию не только траекторий системы, но и результата оценивания этих траекторий на основе косвенных измерений, а именно: решения задачи оптимальной фильтрации по критерию минимума среднеквадратической ошибки оценивания. Рассматриваются системы как диффузионного типа, так и диффузионно-скачкообразного типа, т. е. при наличии как винеровских, так и пуассоновских возмущений. Результатом являются условия на коэффициенты уравнения для случайного процесса, траектории которого требуется оценить. В основе полученных условий лежит понятие первого интеграла стохастических дифференциальных уравнений, а также некоторые его свойства. Ключевые слова: инвариант; многообразие; оптимальная фильтрация; оценивание; случайный процесс; стохастическая дифференциальная система
О ЧИСЛЕ МАКСИМАЛЬНЫХ НЕЗАВИСИМЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ЧАСТИЧНЫХ ПОРЯДКОВ (СЛУЧАЙ ЦЕПЕЙ)
Аннотация: Рассматривается одна из центральных труднорешаемых задач логического анализа данных - дуализация над произведением частичных порядков. Исследуется важный частный случай, когда каждый порядок является цепью. Если мощность каждой цепи равна двум, то рассматриваемая задача - это построение сокращенной дизъюнктивной нормальной формы монотонной булевой функции, заданной конъюнктивной нормальной формой (КНФ), что эквивалентно перечислению неприводимых покрытий булевой матрицы. При условии, что число строк булевой матрицы по порядку меньше числа столбцов, известна асимптотика типичного числа неприводимых покрытий. В настоящей работе аналогичный результат получен для дуализации над произведением цепей, когда мощность каждой цепи больше двух. Получение подобных асимптотических оценок является технически сложной задачей и необходимо, в частности, для обоснования существования асимптотически оптимальных алгоритмов для задачи монотонной дуализации и различных обобщений этой задачи. Ключевые слова: задача дуализации; произведение частичных порядков; цепь; покрытие булевой матрицы; упорядоченное покрытие целочисленной матрицы; асимптотически оптимальный алгоритм
АНАЛИЗ УЯЗВИМОСТИ МНОГОПОЛЮСНЫХ СЕТЕЙ ПРИ СТРУКТУРНЫХ ПОВРЕЖДЕНИЯХ
Аннотация: Предложен метод получения информативных оценок изменений функциональных возможностей многостоковой сетевой системы после потенциальной аварии. В рамках формализма модели передачи однопродуктового потока изучается множество достижимых векторов-решений, удовлетворяющих стандартным условиям сохранения и ограничениям на потоки по дугам. Для анализа изначального состояния системы для каждой стоковой вершины, отдельно и независимо от остальных, вычисляется максимальный поток. Соответствующий минимальный разрез отделяет эту стоковую вершину от источника. Все дуги найденного минимального разреза модельно удаляются и в поврежденной таким образом сети оцениваются возможности передачи потоков в другие стоковые вершины - рассчитываются предельно-допустимые для вершины потоки, которые сравниваются с их изначальными значениями. Оценки ущерба проводятся для различных минимальных разрезов. Определяется влияние таких структурных повреждений на величины потоков для всех стоковых вершин и строятся агрегированные характеристики подверженности вершины влиянию структурных повреждений. Ключевые слова: структурная уязвимость сети; подверженность влиянию критических повреждений; многополюсная потоковая модель
КЛАССИФИКАЦИЯ ФИЗИЧЕСКОЙ АКТИВНОСТИ ЧЕЛОВЕКА С ПОМОЩЬЮ ЛОКАЛЬНЫХ АППРОКСИМИРУЮЩИХ МОДЕЛЕЙ
Аннотация: Исследуется проблема классификации временных рядов акселерометра мобильного телефона. Классу физической активности соответствует сегмент временного ряда. Сегменту сопоставляется его признаковое описание. Оно порождается аппроксимирующим сплайном. Элементами вектора признаков являются коэффициенты при базисных функциях сплайнов. Вычислительный эксперимент находит оптимальные параметры аппроксимации и параметры модели классификации согласно максимуму правдоподобия логистической модели классификации. Ключевые слова: временные ряды; классификация; сплайн; локальная аппроксимация; признаковое пространство
ОБРАЩЕНИЕ ОДНОРОДНЫХ ОПЕРАТОРОВ С ПОМОЩЬЮ СТАБИЛИЗИРОВАННОЙ ЖЕСТКОЙ ПОРОГОВОЙ ОБРАБОТКИ ПРИ НЕИЗВЕСТНОЙ ДИСПЕРСИИ ШУМА
Аннотация: При обращении линейных однородных операторов обычно необходимо использовать методы регуляризации, поскольку наблюдаемые данные, как правило, зашумлены. Для подавления шума часто используется пороговая обработка вейвлет-коэффициентов функции наблюдаемого сигнала. Пороговая обработка стала популярным инструментом подавления шума благодаря своей простоте, вычислительной эффективности и возможности адаптации к функциям, имеющим на разных участках разную степень регулярности. Рассматривается предложенный недавно стабилизированный метод жесткой пороговой обработки, в котором устранены основные недостатки мягкой и жесткой пороговой обработки, и исследуются статистические свойства этого метода. В модели данных с аддитивным гауссовским шумом с неизвестной дисперсией проведен анализ несмещенной оценки среднеквадратичного риска и показано, что при определенных условияхданная оценка является асимптотически нормальной, при этом дисперсия предельного распределения зависит от способа оценивания дисперсии шума. Ключевые слова: вейвлеты; пороговая обработка; несмещенная оценка риска; асимптотическая нормальность; сильная состоятельность
ОБ УНИМОДАЛЬНОСТИ ФУНКЦИИ ДОХОДА СИСТЕМЫ МАССОВОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ ТИПА G|M|s С УПРАВЛЯЕМОЙ ОЧЕРЕДЬЮ
Аннотация: Рассматривается задача максимизации среднего дохода в системе массового обслуживания (СМО) типа G|M|s в единицу времени на множестве чистых стационарных пороговых стратегий с одной точкой переключения режима ограничения доступа. Функция дохода зависит от следующих параметров, измеряемых в стоимостных единицах: плата, получаемая за обслуживание заявок; затраты на техническое обслуживание прибора; вычет из дохода за задержку заявок в очереди; штраф за необслуженные заявки. Доказано, что функция дохода является унимодальной на множестве рассматриваемых пороговых стратегий. Предложен алгоритм расчета оптимального порогового значения и соответствующего значения максимального дохода. Приведены результаты вычислительного эксперимента, иллюстрирующего работу предложенного алгоритма. Ключевые слова: многоканальная система массового обслуживания; пороговая стратегия; максимизация дохода
АПРИОРНЫЕ ФРЕШЕ И МАСШТАБИРОВАННОЕ ОБРАТНОЕ ХИ-РАСПРЕДЕЛЕНИЕ В БАЙЕСОВСКИХ МОДЕЛЯХ БАЛАНСА
Аннотация: Статья продолжает ряд работ авторов в области моделирования систем массового обслуживания с применением байесовского подхода. Постановка задачи распространяется на более широкий класс прикладных исследований - изучение индекса баланса факторов, влияющих на функционирование системы. Предполагается, что параметры модели разделены на два класса, к одному из которых относятся те, что оказывают позитивное влияние на функционирование сложного агрегата, а к другому - препятствующие функционированию. Эффективность работы исследуемой системы, естественно, зависит от соотношения позитивного и негативного факторов, называемого индексом баланса. В рамках байесовского подхода предполагается, что факторы суть случайные величины с известными априорными распределениями. Во многих прикладных задачах свою адекватность демонстрируют распределения из гамма-класса. В статье рассматриваются смеси частных случаев обобщенного гамма-распределения - распределение Фреше и масштабированное обратное хи-распределение. Ключевые слова: байесовский подход; масштабированное обратное хи-распределение; распределение Фреше; гамма-экспоненциальная функция; модели баланса; смешанные распределения
ПОЛИНОМИАЛЬНЫЕ АЛГОРИТМЫ ВЫЧИСЛЕНИЯ ЛОКАЛЬНЫХ АФФИННОСТЕЙ КВАДРАТИЧНЫХ БУЛЕВЫХ ФУНКЦИЙ
Аннотация: Аффинная нормальная форма позволяет рассматривать произвольную булеву функцию на определенных плоскостях (так называемых локальных аффинностях) как аффинную. Данное представление - по сути, аффинная аппроксимация - булевых функций может помочь в решении систем нелинейных уравнений над полем из двух элементов. Задача решения таких систем (специального вида), среди прочего, используется в ряде методов синтеза и анализа средств обеспечения информационной безопасности. В статье описывается способ нахождения локальных аффинностей для квадратичных булевых функций, основанный на теореме Диксона. Тем самым решается задача построения аффинных нормальных форм для таких функций. Кроме того, обсуждаются вопросы эффективности подобных алгоритмов. Основная цель данной статьи - подготовить базу для готовящейся к публикации работы, предлагающей метод решения систем квадратичных булевых уравнений с помощью "аппроксимирования" соответствующих функций их аффинными нормальными формами. Ключевые слова: булева функция; система квадратичных булевых уравнений; разбиение векторного пространства; плоскость; локальная аффинность; теорема Диксона; аффинная нормальная форма; алгебраический криптоанализ
ОПТИМИЗАЦИЯ ГИПЕРПАРАМЕТРОВ НЕЙРОННЫХ СЕТЕЙ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ВЫСОКОПРОИЗВОДИТЕЛЬНЫХ ВЫЧИСЛЕНИЙ ДЛЯ ПРЕДСКАЗАНИЯ ОСАДКОВ
Аннотация: Рассмотрена процедура настройки гиперпараметров нейронной сети для анализа простран- ственныхметеорологическихданныхс использованием инструментов гибридного высокопроизводительного вычислительного комплекса (ГВВК). Проведено сравнение точности прогнозирования осадков на основе таких методов, как поиск по решетке и случайный поиск. Продемонстрировано, что даже при сравнительно небольшом числе случайных выборов комбинаций гиперпараметров возможно получить точность, сопоставимую с полным перебором, при умеренных временных затратах. Данные результаты означают возможность автоматического построения архитектуры нейросети на основе базовой модели для решения конкретных прикладных задач. Ключевые слова: нейронные сети; прогнозирование; глубокое обучение; гиперпараметры; высокопроизводительные вычисления; CUDA
СИНТЕЗ ГЕОДАННЫХ В ПРОСТРАНСТВЕННЫХ ИНФРАСТРУКТУРАХ НА ОСНОВЕ СВЯЗАННЫХ ДАННЫХ
Аннотация: Синтез пространственных данных из различных источников, доступных в Web, - главная задача для современных приложений, использующих информационный поиск в сети и нацеленных на принятие решений на основе геоданных. Эта работа посвящена синтезу пространственных данных с акцентом на его приложения в пространственных инфраструктурах данных (Spatial Data Infrastructures - SDIs). Возможности интеграции SDIs и семантического контекста обсуждаются при условии согласованного описания и использования отношений характеристик объектов. Предложена классификация и декомпозиция процессов синтеза в сервис-ориентированной структуре для обслуживания широкого круга запросов. Ключевые слова: слова: синтез данных; пространственная инфраструктура данных; связанные данные; семантическая сеть
ЦЕЛЕНАПРАВЛЕННОЕ РАЗВИТИЕ СИСТЕМ ЛИНГВИСТИЧЕСКИХ ЗНАНИЙ: ВЫЯВЛЕНИЕ И ЗАПОЛНЕНИЕ ЛАКУН
Аннотация: Дано описание процесса целенаправленного развития лингвистических типологий2 как форм представления знаний об исследуемых языковых единицах (ЯЕ). Рассматриваемая задача заключается в обнаружении лакун в системе современного знания (ССЗ) об исследуемых ЯЕ, что предполагает выбор и использование некоторого эталона, отражающего современный уровень знания в соответствующей предметной области. Процесс обнаружения лакун представляет собой вид лингвистического аннотирования текстов, содержащих исследуемые ЯЕ, с применением методов и средств информатики. В качестве источника новых знаний для заполнения лакун используются параллельные тексты, которые включают оригинальные литературные произведения и их переводы. Цель статьи состоит в описании подхода к обнаружению лакун в процессе аннотирования параллельных текстов, содержащих исследуемые ЯЕ и их переводы. Ключевые слова: лингвистическая типология; параллельные тексты; компьютерная лингвистика; извлечение новых знаний; информационная технология; целенаправленное развитие типологий
РЕСУРСНЫЕ СИСТЕМЫ МАССОВОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ С ПРОИЗВОЛЬНЫМ ОБСЛУЖИВАНИЕМ
Аннотация: Представлен обзор ресурсных систем массового обслуживания (РСМО). Одному из методов их исследования посвящен целый раздел. Ценной особенностью предложенного метода является значительное упрощение анализа системы и при этом сохранение высокой точности оценки, а в отдельных случаях и отсутствие потери точности в принципе. Так, в частности, вместо исходной ресурсной модели было предложено рассматривать упрощенную, в которой после ухода заявки освобождается не тот объем ресурсов, который заявка занимала, а его некоторая случайная величина, что позволяет значительно упростить случайный процесс, описывающий поведение системы. Впоследствии для случая пуассоновского входящего потока и экспоненциального времени обслуживания была строго доказана эквивалентность результатов для исходной и упрощенной моделей. Отдельный практический интерес представляют работы с рекуррентной дисциплиной обслуживания. Результатам их анализа посвящена значительная часть работы. Ключевые слова: ресурсная система массового обслуживания; непрерывный ресурс; дискретный ресурс; ограниченный ресурс; рекуррентное обслуживание; гетерогенная сеть; стационарное распределение; полумарковский процесс
СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ МОДЕЛИ БЕСПРОВОДНОЙ СЕТИ МЕЖМАШИННОГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ, РАБОТАЮЩЕЙ В РАМКАХ ДВУХ ПОЛИТИК РАЗДЕЛЕНИЯ РАДИОРЕСУРСОВ
Аннотация: В настоящее время информационно-коммуникационные технологии (ИКТ) все глубже проникают во многие области современной жизни. Например, концепция интеграции ИКТ и Интернета вещей (Internet of Things, IoT) для управления городской инфраструктурой "Умный город" позволяет городской власти следить за изменениями и ситуацией в городе с помощью датчиков. При этом специализированные системы осуществляют сбор данных в автоматическом режиме без участия человека. Важным параметром при определении показателей эффективности беспроводных сетей межмашинного взаимодействия (Machine-to-Machine, M2M) - скорости передачи данных, вероятности блокировки - служит удаленность устройства (датчика) от радиопередающей аппаратуры (базовой станции, БС). Поэтому при описании такой сети в виде системы массового обслуживания с потоковым (гарантированная скорость передачи данных) или эластичным (негарантированная скорость) трафиком необходимо рассматривать входящий поток запросов на передачу данных от M2M-устройств таким образом, чтобы учесть расположение устройств относительно БС. Представлена модель соты беспроводной сети со стационарными M2M-устройствами, находящимися либо в пассивном, либо в активном состоянии. Устройства описываются точками, случайно возникающими на плоскости, и генерируют потоковый трафик, скорость передачи которого зависит от расположения устройства в соте, его мощности и уровня шума. Состояние системы описывает вектор переменной длины, компонентами которого служат расстояния от каждого активного устройства до БС. Рассмотрены две политики управления радиоресурсами - round robin (RR) и full power (FP), отличающиеся друг от друга распределением временного интервала обслуживания M2M-устройства и предоставляемой скоростью передачи данных. Проведен сравнительный анализ значений вероятности блокировки запроса на передачу данных. Ключевые слова: беспроводная сеть; LTE; устройство межмашинного взаимодействия; индикатор ка-
чества канала; формула Шеннона; равномерное распределение; политика циклического обслуживания;
политика обслуживания на максимальной мощности; вероятность блокировки
|
|
||
|
| © 2016 Институт проблем информатики Российской Академии наук |