| 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 15, Выпуск 4, 2021)Алгоритмы приближенного решения задачи назначения «технологического окна» на участках железнодорожной сети
Аннотация: Развивается алгоритмическое и инструментальное обеспечение решения задач управления железнодорожным (ж/д) транспортом, основанное на представлении прикладных задач в форме оптимизационных постановок, в которых применяются средства линейного программирования. Ранее предложенные модели и прикладные постановки расширены новой задачей поиска "технологического окна" (ТО) - промежутка времени, в которое некоторые участки железнодорожной сети закрываются для проведения ремонтных работ. Для ее решения предложена математическая модель и оптимизационная постановка для одновременного поиска ТО и расписания движения поездов по некоторому сегменту ж/д сети. Исходная прикладная постановка сведена к задаче смешанного целочисленного линейного программирования. Для учета возможных вычислительных сложностей при решении задачи предложен способ поиска приближенного решения, который основан на формировании базового расписания движения и последующей его корректировки с учетом необходимости в ТО. Для поиска приближенного решения реализованы два алгоритма. В первом строится базовое и скорректированное расписание движения поездов поэтапно по группам поездов, объединенных одинаковостью станций отправлений и станций назначения, во втором этапность осуществляется по одному поезду согласно времени готовности к отправлению. Приведены результаты численного эксперимента. Ключевые слова: мультиграф; железнодорожная сеть; расписание; технологическое окно; смешанное целочисленное линейное программирование Минимаксные оценки функции потерь, основанной на интегральных вероятностях ошибок при пороговой обработке вейвлет-коэффициентов
Аннотация: Подавление шума - одна из основных задач обработки сигналов. Методы решения этой задачи, основанные на вейвлет-преобразовании, доказали свою надежность и эффективность. Особенно популярными стали методы пороговой обработки, использующие идею разреженного представления функции сигнала в пространстве вейвлет-коэффициентов. Эти методы используют быстрые нелинейные алгоритмы, адаптирующиеся к локальным особенностям обрабатываемого сигнала. Параметры этих алгоритмов выбираются на основе некоторого критерия качества или минимизации заданной функции потерь. Чаще всего в качестве функции потерь рассматривается среднеквадратичный риск. Однако в некоторых приложениях минимизация среднеквадратичного риска не всегда приводит к удовлетворительным результатам. В данной работе рассматривается функция потерь, основанная на интегральных вероятностях ошибок вычисления вейвлет-коэффициентов. Для методов жесткой и мягкой пороговой обработки вычисляются границы для оптимальных пороговых значений и оценивается минимаксный порядок данной функции потерь в классе регулярных по Липшицу функций сигналов. Ключевые слова: вейвлеты; оценка риска; пороговая обработка Анализ распределения предельных нагрузок в многопользовательской сети
Аннотация: В рамках многопродуктовой сетевой модели анализируются недискриминирующие распределения ресурсов для передачи межузловых потоков различных видов между всеми парами узлов одновременно. При постановке и решении оптимизационных задач под ресурсом понимается суммарное значение пропускных способностей, выделяемых на всех ребрах, расположенных на всех маршрутах прохождения межузлового потока для данной пары корреспондентов. Сумма соответствующих реберных потоков трактуется как полная нагрузка на сеть, возникающая при передаче конкретного межузлового потока. При проведении вычислительных экспериментов последовательно решается цепочка лексикографически упорядоченных задач поиска маршрутов с равными нагрузками для равноправных пар узлов. На каждой итерации для многокомпонентной оценки функциональных возможностей системы используется вектор предельных значений совместно допустимых межузловых потоков. Метод позволяет за конечное число шагов найти финальное недискриминирующее максиминное распределение ресурсов, при котором достигается предельная загрузка всех ребер сети. Ключевые слова: многопользовательская сеть; уравнительное максиминное распределение ресурсов; предельная загрузка сети; функциональные характеристики Структурированные определения дискурсивных отношений в Надкорпусной базе данных коннекторов
Аннотация: Работа посвящена первым результатам разработки структурированных определений дискурсивных отношений на основе их оригинальной классификации, а также фиксации этих определений в Надкорпусной базе данных коннекторов (НБД). Авторы предлагают краткий обзор существующих подходов к определению дискурсивных отношений, а затем описывают принципы, на основе которых создаются структурированные определения дискурсивных отношений в НБД. Они включают (1) базовую семантическую операцию, на которую опирается логико-семантическое отношение (ЛСО): импликация, расположение на шкале времени, сравнение, соотнесение частного и общего или элемента и множества; (2) уровень, на котором может быть установлено ЛСО: пропозициональный уровень, уровень высказывания (иллокутивный), метаязыковой; (3) полярность, т. е. устанавливается ли ЛСО непосредственно между положениями вещей p и q, описанными в связываемых им фрагментах текста, или же при его интерпретации должны быть учтены также их отрицательные корреляты; (4) семантические и прагматические характеристики контекста. Приводятся примеры структурированных определений. Структурированные определения ЛСО фиксируются в структуре НБД с помощью набора взаимосвязанных таблиц, отражающих четыре перечисленных типа признаков. Кроме того, в рамках таблицы Семейство ("семейства" различительных признаков) фиксируется информация о концептуальной близости некоторых наборов признаков. Описанная структура данных позволяет исчислять сходства и различия ЛСО - на сегодняшний день такая возможность не обеспечивается ни одним из существующих корпусов, аннотированных с точки зрения дискурсивных отношений. Ключевые слова: надкорпусная база данных; логико-семантические отношения; коннекторы; аннотирование; фасетная классификация Создание стохастической динамической односекторной экономической модели с дискретным временем и анализ соответствующей задачи оптимального управления
Ключевые слова: задача оптимального управления с дискретным временем; стохастическая динамическая односекторная экономическая модель; управляемая двумерная цепь Маркова; метод динамического программирования для задачи управления с дискретным временем; уравнения Беллмана Отражение эволюции лексикографических знаний в динамических классификационных системах
Аннотация: Рассматриваются две проблемы, решение которых необходимо для отражения эволюции лексикографических знаний. Описываемые в статье знания представлены в виде классификаций, чьи рубрики используются для снабжения лингвистической разметкой текстовых данных в информационных системах. Эволюция лексикографических знаний обсуждается на примере надкорпусной базы данных (НБД). Первая проблема касается того, какинтегрировать в структуру НБД средства отражения изменений смыслового содержания рубрик. Предлагаемое решение заключается в добавлении в структуру НБД двух таблиц, обеспечивающих хранение данных о состояниях рубрик и об операциях по изменению этих рубрик. Показано, как эти таблицы встроены в структуру НБД. Вторая проблема связана с тем, как обеспечить внесение в НБД изменений с помощью пользовательского интерфейса. Представлен интерфейс НБД, позволяющий вносить сведения об этих изменениях. Предлагаемые решения могут быть масштабированы и использоваться для отражения эволюции не только лексикографического, но и, шире, научного знания, если это знание представлено в форме динамической классификационной системы. Ключевые слова: эволюция лексикографических знаний; динамическая классификационная система; версионные онтологии; лингвистическое аннотирование; реклассификация аннотаций Распределенная информационная система для расчета структурных свойств композиционных материалов
Аннотация: Использование композиционных материалов нашло широкое применение в различных отраслях инженерной деятельности, что обусловлено их преимуществами перед металлами при равных механических и эксплуатационных свойствах. Для решения задач, возникающих в области создания композиционных материалов с набором заданных свойств, сегодня широко применяются новые подходы к разработке математических моделей и информационных систем на их основе. В данной работе представлена оригинальная многомасштабная математическая модель, которая позволяет рассчитывать структурные характеристики композиционных материалов и может быть использована для численного исследования усталостного разрушения композиционных материалов при случайных ударных повреждениях. На базе данной многомасштабной модели была создана распределенная информационная система для проведения широкомасштабных исследований в области моделирования композиционных материалов с заданными свойствами. Развитие данного подхода в дальнейшем поможет обеспечить формирование информации для обоснованного выбора композиционных материалов с заданными свойствами для авиационно-космической и других областей промышленности. Ключевые слова: многомасштабное моделирование; композиционные материалы; интеграционная платформа; программный комплекс; распределенная система О методах переноса глубокого обучения в задачах классификации биомедицинских изображений
Аннотация: Проведены компьютерные исследования эффективности применения методов переноса глубокого обучения для решения задачи распознавания опухолей головного мозга человека на основе его МРТ-снимков. Предложены и реализованы различные стратегии глубокого обучения и тонкой настройки моделей. В качестве базовых моделей были использованы глубокие сверточные сети VGG-16, ResNet-50, Xception и MobileNetV2, предварительно обученные на наборе изображений ImageNet. Также разработана и обучена глубокая сверточная нейронная сеть 2D-CNN. Компьютерный анализ показателей их производительности показал, что стратегия тонкой настройки модели Xception на расширенном наборе данных продемонстрировала более высокие значения точности по сравнению с другими моделями глубокого обучения: точность классификации опухолей головного мозга по МРТ-снимкам составила 96%, precision - 99,9%, recall - 96,03%, f1-score - 98%, AUC - 98,92%. Ключевые слова: МРТ-снимки; опухоль головного мозга; перенос глубокого обучения; сверточные нейронные сети Базис реализации сбоеустойчивых электронных схем
Аннотация: Исследуется устойчивость самосинхронных (СС) и синхронных схем к логическим сбоям (ЛС), которые могут вызвать нарушения режима работы системы управления сложным техническим устройством. Предлагается использование сбоеустойчивого СС-кодирования, рассматривающего антиспейсерное состояние как второе состояние спейсера, что позволяет повысить уровень сбоеустойчивости СС-схем. Количественные оценки в первом приближении показывают явное (в 2,0-4,7 раза) преимущество СС-схемы в сравнении с синхронным аналогом по уровню сбоеустойчивости. Использование модифицированного С-элемента Маллера для реализации разряда регистра ступени конвейера увеличивает это преимущество до уровня 2,2-5,4 раза. Благодаря этому СС-схемы становятся предпочтительным базисом для реализации сбоеустойчивых электронных схем для систем управления сложными техническими устройствами. Ключевые слова: синхронные схемы; самосинхронные схемы; логический сбой; сбоеустойчивость; конвейер; индикация завершения переключения; вероятностная оценка О выборе частичных порядков на множествах значений признаков в задаче классификации
Аннотация: Рассматривается одна из центральных задач машинного обучения - задача классификации на основе прецедентов. Приводится описание схемы синтеза логических алгоритмов классификации в предположении, что признаковые описания прецедентов являются элементами декартова произведения конечных частичных порядков. В рамках данной схемы формулируется критерий корректности алгоритма голосования по представительным элементарным классификаторам классов. При условии, что исходные данные не упорядочены (описания прецедентов представляют собой элементы произведения антицепей), изучается возможность задания линейных порядков на множествах значений признаков, обеспечивающих более качественную классификацию, не обязательно корректную. Предлагается процедура "корректного" упорядочения допустимых значений отдельных признаков, при этом остальные признаки остаются антицепями. Приводятся результаты экспериментов на реальных данных, демонстрирующие эффективность разработанных в работе методов. Ключевые слова: машинное обучение; логические алгоритмы классификации; корректный алгоритм классификации; частично упорядоченное множество; декартово произведение частичных порядков; линейный порядок; дуализация над произведением частичных порядков Статистика и кластеры в поисках аномальных вкраплений в условиях больших данных
Аннотация: Построены алгоритмы снижения уровня "ложных тревог" (ЛТ) при поиске аномалий в сложных гетерогенных последовательностях объектов (Big Data). Традиционно в математической статистике такое снижение достигается за счет минимизации ошибки ЛТ. Однако в задачах выявления аномалий (редкие вкрапления аномальных данных) такой подход ведет к повышению вероятности потери искомых аномалий. Чтобы не потерять искомые аномалии, в данной работе предлагается, наоборот, в критериях, рассчитанных на наименьшую сложность вычислений, допустить большую ошибку появления ЛТ, но использовать тот факт, что выделенных такими критериями объектов значительно меньше, чем исходных объектов в Big Data. Тогда выделенные объекты можно объединить в один кластер и использовать дополнительную информацию, связанную с объектами этого кластера, для выявления искомых аномалий. Смысл этих действий состоит в том, что более сложно вычислимые характеристики объектов для отсева ЛТ не потребуют больших вычислительных ресурсов на меньшем относительно исходных данных кластере объектов. Показано, что при выполнении некоторых условий порядок использования дополнительной информации не влияет на результат ее использования при фильтрации ЛТ. Результаты применения алгоритма фильтрации в последовательности объектов обобщены на фильтрацию ЛТ в форме причинно-следственных схем в исходных данных. При известных схемах показано, как можно фильтровать ЛТ, выявляя только фрагменты схем. Ключевые слова: информационная безопасность; поиск аномалий; алгоритмы фильтрации "ложных тревог" Модель схемы приоритетного доступа трафика URLLC и eMBB в сети пятого поколения в виде ресурсной системы массового обслуживания
Аннотация: Сверхнадежная передача данных с малой задержкой (URLLC, ultrareliable and low-latency com-munication) и усовершенствованная подвижная широкополосная связь (eMBB, enhanced mobile broadband) стали ключевыми сценариями реализации сетей пятого поколения (5G, fifth generation). В работе формализована модель ресурса сети 5G в виде тройки - полоса пропускания радиочастот, продолжительность слота времени и максимально возможная мощность передаваемого сигнала. Для схемы занятия ресурса, предполагающей адаптивное изменение мощности сигнала и равномерное распределение слота времени между устройствами, приведено условное распределение вероятностей приема запроса на передачу трафика. Модель с приоритетным доступом URLLC и прерыванием обслуживания eMBB с учетом указанной схемы занятия ресурса построена в виде ресурсной системы массового обслуживания (РСМО). Ключевые слова: 5G; URLLC; eMBB; приоритетный доступ; прерывание обслуживания; ресурсная система массового обслуживания Теоретические основы формирования весового облика самолета
Аннотация: Статья посвящена вопросам автоматизации задач, связанных с формированием весового облика на начальном этапе проектирования самолетов. На этом этапе создаются основные структуры информационной весовой модели изделия, которая детализируется, совершенствуется и используется в течение всего жизненного цикла, в том числе на этапах производства и эксплуатации. Описан разработанный авторами программный продукт, который является инструментом, предназначенным для использования при проектировании самолетов разного типа и назначения. Ключевые слова: математическое моделирование; автоматизация проектирования; самолет; формирование облика; весовое проектирование; весовая модель; дерево конструкции; генератор проектов Концепция создания ВОЗ-центра компетенций по пандемиям и эпидемиям: ключевые понятия и их терминологический анализ
Аннотация: Рассматривается концепция автоматизированной системы, создаваемой по инициативе Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) и получившей название ВОЗ-центр компетенций по пандемиям и эпидемиям (далее - ВОЗ-центр). В описании концепции используются такие англоязычные термины информатики, как data, information и knowledge (в словосочетаниях knowledge sharing, knowledge representation, knowledge exchange и knowledge generation). Понимание этой концепции как основы создания ВОЗ-центра во многом будет определяться их трактовкой, соответствующей ее общему смыслу. Необходимость создания подобных систем на национальном, региональном и глобальном уровнях обоснована в мае 2021 г. в отчете Международной комиссии экспертов, учрежденной ВОЗ, что придает актуальность анализу системы терминов концепции не только для создания ВОЗ-центра. Основная цель статьи состоит в том, чтобы провести анализ основных концептуальных положений его создания и предложить трактовку отдельных ключевых терминов концепции и их русскоязычные переводные эквиваленты, соответствующие ее общему смыслу. При этом показано, что для понимания этой концепции необходимо также выяснить значения и таких англоязычных терминов, как intelligence, context и insight. В случае перевода концепции на русский язык нужно также найти их русскоязычные переводные эквиваленты согласно контекстам их использования. Ключевые слова: компетенции; данные; информация; знание; концепт; контекст; представление; терминологический анализ; среды предметной области информатики Антропогенная «третья» природа: относительно автономный статус ее искусственных интеллектуальных субъектов
Аннотация: С позиций информатико-кибернетического моделирования процесса развития самоуправляющейся иерархосетевой системы Человечества рассмотрена антропогенная "вторая" природа, в которой с середины XX в. начала формироваться важная часть с элементами части "первой" (неживой) природы, получившими возможность относительно самостоятельно принимать решения (иерархический искусственный интеллект (ИИИ)) и активно действовать (интеллектуальные роботы), т. е. функционировать в некоторой степени независимо от создавшего их человека. Для этой части второй природы предлагается наименование "третья" природа. Ее формирование стало возможным с возникновением базисных информационных технологий (БИТ) - локальных компьютеров с ~ 1946 г. и телекоммуникаций/сетей с ~ 1979 г. Приводятся типичные пространственные и временные параметры иерархосетевой системы Человечества (результаты модельного расчета). Отмечается, что в активной деятельности элементов третьей природы - существенно автономных составляющих ИИИ и интеллектуальных роботов - заключается экзистенциальная (гуманитарная!) опасность для Человечества. Ключевые слова: вторая природа; третья природа; информатико-кибернетическая модель; самоуправляющаяся иерархосетевая система Человечества; информационные технологии; иерархический искусственный интеллект; интеллектуальные роботы
|
|
||
|
| © 2016 Институт проблем информатики Российской Академии наук |