| 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 4, 2019)Цифровая модель весового паспорта летательного аппарата
Аннотация: Статья посвящена вопросам создания цифровой модели весового паспорта летательных аппаратов (ЛА). Весовой паспорт разрабатывается на этапе проектирования нового изделия и сопровождает его на всех этапах жизненного цикла. Наибольшее значение цифровой весовой паспорт приобретает в процессе эксплуатации готовых изделий. Программная реализация весового паспорта служит не только справочным эксплуатационным пособием, но и инструментом для проведения сложных весовых расчетов при подготовке полетных заданий, при проведении регламентных и ремонтных работ. Представлена концепция и программная реализация цифрового весового паспорта ЛА. Ключевые слова: цифровая модель; автоматизация проектирования; летательный аппарат; весовое проектирование; весовая модель; дерево конструкции; генератор проектов Использование модели гамма-распределения в задаче формирования ограниченного по времени теста в системе дистанционного обучения
Аннотация: Рассмотрена задача формирования индивидуальных заданий (тестов) с минимизацией по времени выполнения в системе дистанционного обучения (СДО). В качестве критерия используется свертка двух взвешенных нормированных величин, связанных с отклонением сложности формируемого теста от заданного уровня и квантилью времени выполнения теста. В качестве модели случайного времени ответа студента на задание используется модель гамма-распределения. Предложен алгоритм для оценивания параметров гамма-распределения для каждого задания в предположении, что сложности заданий определяются или экспертом, или при помощи соответствующих алгоритмов, основанных на модели Раша. Приводятся результаты численного эксперимента. Ключевые слова: система дистанционного обучения; метод максимального правдоподобия; адаптивные системы; квантильная оптимизация On comparative efficiency of classification schemes in an ensemble of data sources using average mutual information
О СРАВНИТЕЛЬНОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ СХЕМ КЛАССИФИКАЦИИ ДАННЫХ НА АНСАМБЛЕ ИСТОЧНИКОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ СРЕДНЕЙ ВЗАИМНОЙ ИНФОРМАЦИИ
Аннотация: Исследуется точность многоклассовой классификации наборов объектов от ансамбля источников при различных схемах комплексирования данных. Предлагается новый подход к сравнению нижних границ вероятности ошибки для двух схем классификации с использованием средней взаимной информации между данными источников и множеством классов. Рассмотрена схема WMV (Weighted Majority Vote) на основе композиции решений по объектам источников и схема GDM (General Dissimilarity Measure) на основе композиции метрик на множествах объектов источников. Для исследуемых схем получены оценки усредненных значений средней взаимной информации на один источник. Доказано, что указанная характеристика схемы WMV не превосходит аналогичной характеристики схемы GDM, при этом нижняя граница вероятности ошибки в схеме WMV превосходит нижнюю границу вероятности ошибки в схеме GDM. Полученный теоретический результат подтвержден экспериментальными оценками вероятности ошибки распознавания цветных HSI изображений лиц для двух схем комплексирования данных от источников H, S и I. Ключевые слова: многоклассовая классификация; ансамбль источников; схема комплексирования; композиция решений; композиция метрик; средняя взаимная информация; вероятность ошибки Выбор модели данных в задачах медицинской диагностики
Аннотация: Эффективное решение задач медицинской диагностики требует применения сложных вероятностных моделей, позволяющих адекватно описывать реальные данные и допускающих применение аналитических методов обучаемой классификации. Выбор модели смеси нормальных распределений решает поставленные задачи, но приводит к проблеме проклятия размерности. Переход к модели смеси вероятностных анализаторов главных компонент позволяет формально поставить задачу выбора ее структурных параметров. Решение предлагается искать, комбинируя применение информационных критериев для формирования начальных приближений с последующим уточнением получающихся оценок. На примере экспериментов по диагностированию болезней печени и прогнозированию химического состава мочевых камней демонстрируются возможности описанных процедур анализа данных. Предлагаемые решения являются источником повышения точности классификации, дают толчок специалистам в предметной области для прояснения сути протекающих процессов. Ключевые слова: медицинская диагностика; смесь вероятностных анализаторов главных компонент; критерий выбора модели; перепроверка Исследование возможности прогнозирования изменения финансового состояния кредитной организации на основе публикуемой отчетности
Аннотация: Рассматривается математическая модель для прогноза отзыва лицензии кредитной организации на период до 6 месяцев по данным из публикуемой отчетности кредитных организаций. Модель является коллективным решением по набору комбинаторно-логических методов распознавания и решающих лесов различного типа. Оценка эффективности разработанной коллективной модели по показателю ROC AUC (area under receiver operating characteristic curve) составила 0,74. Модель позволяет выделять группы кредитных организаций с повышенным и пониженным риском отзыва лицензии. Было проведено ранжирование различных показателей, показавшее важность величины ликвидных и высоколиквидных активов. Ключевые слова: прогнозирование; коллективные методы; финансовое состояние; кредитная организация Теоретические основы оптимизации по континуальному критерию VaR на совокупности рынков
Аннотация: Работа продолжает изучение проблем использования континуального критерия VaR (CC- VaR) на финансовых рынках. Речь идет о применении CC-VaR на совокупности нескольких рынков разных размерностей, связанных между собой базовыми активами. В типовой модели совокупности одного двумерного и двух одномерных теоретических рынков рассматривается наиболее общий случай их совместного функционирования. Приводится правило построения оптимального по CC-VaR комбинированного портфеля с тремя компонентами. Оно основывается на расхождениях в относительных доходах между рынками с сохранением требований критерия. Оптимальный портфель строится из базисных инструментов всех рынков с использованием в их конструкциях идей рандомизации. Приводятся также его идеалистичная и суррогатная версии, которые могут быть полезными при проверке расчетов и для графической иллюстрации платежных функций. Теоретически модель без труда распространяется на рынки большей размерности. Возможны и две усеченные постановки задачи, в одной из которых исключается один одномерный рынок, в другой - двумерный. Ключевые слова: базовые активы; функция рисковых предпочтений; континуальный критерий VaR; стоимостная и прогнозная плотности; функция относительных доходов; процедура Неймана-Пирсона; комбинированный портфель; рандомизация; суррогатный портфель; идеалистичный портфель Выходящие потоки в однолинейной системе с относительным приоритетом
Аннотация: Изучена однолинейная система массового обслуживания с бесконечным числом мест для ожидания, произвольным распределением времени обслуживания и двумя пуассоновскими входящими потоками требований. Требования первого потока обладают относительным приоритетом перед требованиями второго потока. Методом вложенных цепей Маркова исследуется многомерный случайный процесс, компоненты которого - число требований каждого приоритета в системе и длительность интервала времени между последовательными моментами ухода из системы требований одного приоритета. Найдены конечномерные распределения указанных процессов. В качестве следствия получены преобразования Лапласа-Стилтьеса одномерных и двумерных распределений выходящего потока требований каждого приоритета в стационарном режиме. Ключевые слова: выходящий поток; относительный приоритет; вложенная цепь Маркова; одноканальная система Среднеквадратичный риск нелинейной регуляризации задачи обращения линейных однородных операторов при случайном объеме выборки
Аннотация: Задачи построения оценок по наблюдениям, представляющим собой некоторое линейное преобразование от исходных данных, возникают во многих прикладных областях, таких как вычислительная томография, оптика, физика плазмы и газовая динамика. При наличии шума в наблюдениях, как правило, необходимо применять методы регуляризации. В последнее время популярными стали методы пороговой обработки коэффициентов вейвлет-разложений. Объясняется это тем, что такие методы просты, вычислительно эффективны и имеют возможность адаптации к функциям, имеющим на разных участках разную степень регулярности. Анализ погрешностей этих методов представляет собой важную практическую задачу, поскольку позволяет оценить качество как самих методов, так и используемого оборудования. При использовании методов пороговой обработки обычно предполагается, что число коэффициентов разложения фиксировано, а распределение шума является гауссовым. Эта модель хорошо изучена в литературе, и для разных классов функций сигналов вычислены оптимальные значения порогов. Однако в некоторых ситуациях объем выборки заранее не известен и его приходится моделировать некоторой случайной величиной. В данной работе рассматривается модель со случайным числом наблюдений, содержащих гауссов шум, и оценивается порядок среднеквадратичного риска при растущем объеме выборки. Ключевые слова: вейвлеты; пороговая обработка; линейный однородный оператор; случайный объем выборки; среднеквадратичный риск Комплексное управление в одном классе систем с параллельным обслуживанием
Аннотация: : Рассматривается задача эффективного распределения потока однородных заданий в системах с параллельным обслуживанием на независимо работающих серверах с очередями неограниченной емкости. Имеется один диспетчер, который распределяет задания между серверами без промежуточного хранения. Обмен заданиями между серверами невозможен. Эффективность понимается с точки зрения минимума двух конкурирующих целевых показателей: стационарного среднего времени пребывания задания в системе и вероятности нарушения дедлайна, до истечения которого каждое задание должно попасть на обслуживание. Задание, дедлайн которого нарушен, остается на сервере до тех пор, пока не будет обслужено. В работе предлагается подход, основанный на идее комплексного управления потоками в системе и предполагающий одновременный подбор как наиболее эффективной диспетчеризации, так и дисциплины обслуживания очереди. Методами статистической имитации на численных примерах показано, что новый подход позволяет получать такой выигрыш в целевых показателях, достичь которого не удается, применяя те же механизмы управления, но по отдельности. Ключевые слова: системы с параллельным обслуживанием; диспетчеризация; дисциплина обслуживания очереди; время пребывания; вероятность превышения дедлайна Система массового обслуживания Geo/G/1/infinity с инверсионным порядком обслуживания и ресамплингом в дискретном времени
Аннотация: Рассматривается задача нахождения оценки для фактического стационарного среднего времени пребывания в дискретной однолинейной системе с геометрическим входящим потоком известной интенсивности, циклической дисциплиной обслуживания и неточной априорной информацией о временах обслуживания. Показано, что новой оценкой может служить значение стационарного среднего времени пребывания в дискретной однолинейной системе с инверсионным порядком обслуживания и дисциплиной ресамплинга, предполагающей, что каждая поступающая в непустую систему заявка назначает новое остаточное время обслуживания заявке на приборе. Для случая погрешности мультипликативного типа и геометрически распределенного фактического времени обслуживания найдены легко проверяемые на практике условия, при которых предлагаемая оценка является наилучшей из известных оценок сверху для фактического среднего времени пребывания во всем диапазоне возможных значений загрузки. Ключевые слова: дискретное время; инверсионный порядок обслуживания; неточное время обслуживания; дисциплина циклического обслуживания; ресамплинг Численные схемы фильтрации марковских скачкообразных процессов по дискретизованным наблюдениям I: характеристики точности
Аннотация: Статья является первой частью цикла, посвященного проблеме численного решения задачи оптимальной фильтрации состояний марковских скачкообразных процессов (МСП) по наблюдениям в присутствии аддитивных и мультипликативных винеровских шумов. Данная задача решается путем временной дискретизации наблюдений и их последующей обработки. Как оптимальные, так и субопти- мальные оценки в этом случае выражаются через многомерные интегралы гауссовских плотностей по некоторым смешивающим распределениям. В данной работе исследуется влияние точности схем численного интегрирования на качество получаемых приближенных оценок. Задача сводится к характеризации близости случайных последовательностей, порождаемых некоторыми рекуррентными соотношениями. В статье представлена псевдометрика, описывающая это расстояние, а также доказано утверждение о ее влиянии на локальную и глобальную точность аппроксимации решения исходной задачи фильтрации. Ключевые слова: марковский скачкообразный процесс; оптимальная фильтрация; аддитивные и мультипликативные шумы в наблюдениях; стохастическое дифференциальное уравнение; аналитическая и численная аппроксимация О представлении гамма-экспоненциального и обобщенного отрицательного биномиального распределений
Аннотация: Более полутора столетий распределения гамма-типа показывают свою адекватность при моделировании реальных процессов и явлений. С течением времени конструкции, использующие распределения из гамма-семейства, все более усложняются с целью улучшения применимости математических моделей к актуальным аспектам жизнедеятельности. В работе приводится ряд результатов как обобщающих, так и упрощающих некоторые классические формы, применяемые при анализе масштабных и структурных смесей обобщенных гамма-законов. Вводится в рассмотрение гамма-экспоненциальное распределение, описываются его характеристики. Приводится явный вид для интегральных представлений частных вероятностей обобщенного отрицательного биномиального распределения. Результаты формулируются в терминах гамма-экспоненциальной функции. Полученные результаты могут найти широкое применение в моделях, использующих для описания процессов и явлений масштабные и структурные смеси распределений с положительным неограниченным носителем. Ключевые слова: гамма-экспоненциальная функция; обобщенное гамма-распределение; обобщенное отрицательное биномиальное распределение; гамма-экспоненциальное распределение; смешанные распределения Формирование концептов на основе малых выборок
Аннотация: Системы мониторинга информационной безопасности информационно-вычислительных систем получают информацию в виде цепочек коротких сообщений, которые можно считать цепочками малых выборок. Часто в силу инерционности информационных систем эти цепочки отражают близкие состояния вычислительной системы или сети. Предполагается, что работу системы можно представить в виде конечного набора режимов, которые называются концептами. Нарушения безопасности выявляются с помощью аномалий, которые ассоциируются с появлением новых концептов. Известные технологии выявления аномалий основаны на построении модели нормального поведения системы. Концепты соответствуют нормальным типам поведения системы. В работе рассмотрена задача построения концептов на основе машинного обучения, опирающегося на цепочки малых выборок. Построен алгоритм формирования концептов и доказана его эффективность. Ключевые слова: мониторинг информационной безопасности; малые выборки; обучение на малых выборках; формирование концептов Использование метаданных для реализации требований политики безопасности MLS
Аннотация: Рассматривается распределенная информационная система, объекты которой содержат как ценную информацию (или сами являются ценными), так и открытую (не ценную) информацию. Для защиты ценной информации используется политика безопасности (ПБ) MLS (Multilevel Security), которая запрещает информационные потоки от объектов с ценной информацией к объектам с открытой информацией. Объекты с ценной информацией образуют класс объектов уровня High, а объекты с открытой информацией образуют класс объектов уровня Low. Метаданные (МД) создаются для управления соединениями в сетях. Метаданные являются упрощением математических моделей бизнес- процессов и служат основой разрешительной системы для соединений хостов в распределенной инфор- мационно-вычислительной системе (РИВС). В работе сформулированы правила ПБ MLS и на основе инфраструктуры, связанной с МД, показана возможность реализации этой ПБ в РИВС. Единственный доверенный процесс, необходимый для реализации ПБ MLS, функционирует на уровне управления соединениями. Этот уровень не связан с плоскостью передачи данных и может быть изолирован с целью обеспечения его информационной безопасности. Ключевые слова: политика безопасности MLS; информационные потоки; метаданные Темпоральные данные в лексикографических базах знаний
Аннотация: Рассматривается подход к проектированию лексикографической базы знаний (ЛБЗ), обеспечивающей решение двух взаимосвязанных задач: (1) целенаправленного создания и развития лингвистических типологий; (2) формирования и обновления электронных двуязычных словарей с использованием создаваемых типологий. Часть полей ЛБЗ, которые предназначены для представления лексикографами нового знания о значениях (= концептах) слов и их переводах, являются темпоральными. Содержание этих полей зависит от времени, поскольку в процессе работы лексикографы могут вносить изменения. Изменение концептов и содержания полей ЛБЗ с их описанием (= дефиницией) может повлечь за собой изменение структуры словарной статьи формируемого двуязычного словаря. Последовательное фиксирование подобных изменений - одна из функций ЛБЗ. Несмотря на то что первоначальная структура словарной статьи является исходной информацией для проектирования ЛБЗ, после завершения проекти- рования, в процессе развития лингвистических типологий и формирования словарных статей, она также может изменяться одновременно с эволюцией концептов во времени. Цель работы состоит в описании темпоральной структуры словарной статьи и подхода к проектированию ЛБЗ с темпоральными данными, которая позволит решить обе поставленные задачи. Предлагаемый подход иллюстрируется на примере темпоральной структуры словарной статьи немецко-русского словаря. Ключевые слова: лексикографическая база знаний; темпоральная структура словарной статьи; двуязычные словари; лингвистические типологии; параллельные тексты; эволюция концептов Кодирование концептов в цифровой среде
Аннотация: Задачи кодирования концептов знания человека в цифровой среде компьютеров и сетей приобретают особую актуальность в связи с широким распространением в мире систем искусственного интеллекта (СИИ). В процессе расширения сферы их применения увеличивается и спектр категорий кодируемых концептов. Кроме конвенциональных концептов, которые имеют устойчивые формы их представления, например словами естественных языков (ЕЯ), нередко возникает необходимость кодировать в цифровой среде личностные и коллективные концепты. При этом иногда необходимо учитывать степень их социализации (термин Вежбицкого-Накамори) и отражать динамику их изменения во времени, а также этапы их преобразования в конвенциональные концепты. Во временном измерении расширился спектр шкал для описания динамики концептов знания человека. Если раньше использовались шкалы с единицами измерения динамики концептов в сотни и десятки лет (реже использовались шкалы с точностью до года и месяца), то для личностных и коллективных концептов необходимо использовать шкалу, фиксирующую их динамику с точностью до дней, а иногда часов и минут. Цель статьи состоит в описании проблемы асимметрии кодирования в цифровой среде концептов, которая существенно усложняет процессы представления знания человека в ССИ. Для решения этой проблемы предлагается использовать кодирование в цифровой среде одновременно и концептов перечисленных категорий, и форм их выражения. Предлагаемый подход иллюстрируется примером интеллектуальной словарной системы (ИСС), использующей кодирование одновременно и концептов, и слов, являющихся вербальными формами выражения этих концептов. Ключевые слова: кодирование знания; полиадический компьютинг; цифровая среда; искусственный интеллект; категории концептов; социализация концептов знания Законы информатики и синергетики в познании сложных систем
Аннотация: В статье основные законы информатики и синергетики применены для объяснения возникновения и развития такой сложной природной системы, какой представляется нефть. Законы информатики предполагают неопределенность проявления квантового поведения электронов при создании матрицы углеводородной молекулы. Динамическая и статическая неопределенность проявляется при поиске месторождений нефти. Рассматриваются законы синергетики, показывающие способность молекул к самоорганизации. Новые молекулы в углеводородном флюиде образуются вблизи точек бифуркации, ассоциированных с изменением термодинамики, структуры и состава пород геологической среды. В приложении к образованию нефти рассматривается понятие аттрактора. Он представляется как бассейн притяжения всех образовавшихся молекул флюида, в котором формируется состав нефти конкретного месторождения. Ключевые слова: синергетика и образование нефти; информатика и образование и поиски нефти; бифуркация и образование молекул углеводородов; аттрактор и формирование состава нефти
|
|
||
|
| © 2016 Институт проблем информатики Российской Академии наук |