| 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 16, Выпуск 1, 2022)Алгебраическая спецификация графовых вычислительных структур
Аннотация: Рассматриваются проблемы составления алгебраических спецификаций многокомпонентных вычислительных структур, представляемых графами потоков данных. Кратко показано, как при помощи теории категорий алгебраические средства спецификации программ развивались от многосортных алгебр через коалгебры к объемлющей конструкции диалгебры, способной описывать интерактивные вычислительные узлы. В качестве ее обобщения предложена новая теоретико-категорная конструкция графалгебры, позволяющая комбинировать диалгебры в произвольные ориентированные мультиграфы (диаграммы), ребра которых отвечают вычислительным операциям в узлах, а вершины описывают передаваемые между узлами данные. Приведены примеры графалгебраических спецификаций нейронных сетей и разнообразных многопроцессорных вычислительных систем. Описан способ построения категорий графалгебр посредством универсальных конструкций. Для вычислительной структуры вида системы систем, состоящей из графовых структур, предложены методы иерархического построения алгебраической спецификации из спецификаций составляющих. Ключевые слова: алгебраическая спецификация; графовая вычислительная структура; система систем; теория категорий; диалгебра; графалгебра; декартов квадрат О поиске оптимальной схемы 3D-печати конструкций из композиционных материалов
Аннотация: Статья посвящена задаче поиска оптимальных траекторий укладки волокон при изготовлении конструкций, армированных непрерывными волокнами, методом SD-печати. Предложена оптимизационная постановка, в которой целевой функцией выступает один из критериев разрушения композита. Схемы укладки волокон при печати моделируются с помощью аналитических функций, которые находятся из задачи Неймана для уравнения Лапласа. Краевые условия определяются на основе задания углов между волокнами и границей области. Задача Неймана решается посредством конформного преобразования области печати на круг. Таким образом, критерий разрушения композита становится функцией от углов, которые волокна образуют с границей области. Для минимизации целевой функции используется генетический алгоритм поиска глобального минимума функции нескольких переменных. Ключевые слова: композиционные материалы; вейвлеты; SD-печать; аналитическая функция Контекстный поиск на фотонах с использованием тестов Белла
Аннотация: Рассмотрена возможность конкретной физической реализации контекстного поиска на квантовых состояниях с использованием тестов Белла, который рассматривался ранее лишь как абстрактная математическая процедура. Для этого предложено использовать контекстную кодировку слов в документах на поляризационных фотонных кубитах. Получены конкретизированные аналитические выражения для определения на основе тестов Белла параметра контекстного поиска по паре слов, которые могут быть связанными или нет в зависимости от значения этого параметра. Наибольшей связанности отвечает состояние квантовой перепутанности волновых функций документов по паре выбранных слов, которому соответствует определенное значение параметра контекстного поиска. Предложенные способы реализации семантического контекстного поиска необходимы для определения нелокальной контекстности, которая часто требуется при автоматизированном поиске и машинном переводе. При этом второе слово в паре поисковых слов поясняет смысл первого через их семантическую связь. Ключевые слова: гипоним; гипероним; изотопия; родовидовая связь; фотонный кубит; перепутанные состояния; белловский тест; голографический процессор Метрические оценки угловых точек множества достижимых межузловых потоков многопользовательской сети
Аннотация: Рассматривается модель многопользовательской сети связи, в которой между всеми парами узлов-корреспондентов одновременно передаются информационные потоки различных видов. Анализируются результаты вычислительных экспериментов по оценке метрических характеристик выпуклого множества допустимых межузловых потоков и угловых точек, расположенных на гранях. Базовыми считаются угловые точки пересечения внешней границы множества с осями координат, каждая из которых соответствует максимальному межузловому потоку определенного вида. Для определения координат опорных угловых точек вычисляются значения допустимых межузловых потоков, при одновременной передаче которых достигается предельная загрузка всех ребер сети. Вычисляются также координаты реперной точки, в которой сумма межузловых потоков достигает максимально возможной величины на множестве достижимости. В ходе вычислительных экспериментов в условных единицах потоков оцениваются нормы векторов, соответствующих координатам угловых точек. Приводятся сравнительные диаграммы условных расстояний между реперной и опорными угловыми точками. Ключевые слова: многопродуктовая сетевая модель; множество допустимых межузловых потоков; предельная загрузка сети Нормализация систем, стохастически не разрешенных относительно производных
Аннотация: Для систем, стохастически не разрешенных относительно производных (СтНРОП), разработаны два подхода к сведению таких систем к детерминированным уравнениям, не разрешенным относительно математических ожиданий и ковариационных характеристик (теорема 1), а также математических ожиданий и координатных функций канонических разложений (КР) (теорема 2). После сведения таких систем к детерминированным используются известные результаты автора. Приведен пример. Рассмотрены вопросы оценивания (фильтрации, экстраполяции и др.), идентификации и калибровки для приведенных моделей. Теоремы 1 и 2 допускают обобщения на эредитарные стохастические системы (СтС), описываемые интегродифференциальными уравнениями. Особого внимания заслуживает развитие прямых численных методов анализа, моделирования, оценивания и калибровки как для широкополосных, так и для узкополосных возмущений. Ключевые слова: каноническое разложение (КР); метод аналитического моделирования (МАМ); нормализация по Пугачеву; системы, стохастически не разрешенные относительно производных (СтНРОП); стохастический процесс (СтП); стохастическая система (СтС); стохастическая функция О применении топологического подхода к анализу плохо формализуемых задач для построения алгоритмов виртуального скрининга квантово-механических свойств органических молекул I: Основы проблемно ориентированной теории
Аннотация: Топологический подход к анализу плохо формализованных задач и теория хемографов являются расширениями алгебраического подхода к распознаванию, развиваемого в научной школе академика РАН Ю. И. Журавлёва. В первой части статьи предложен проблемно ориентированный формализм для разработки алгоритмов скрининговых оценок квантово-механических (КМ) свойств молекул по их химической структуре. Предложены способы введения метрик на множествах молекул и процедуры порождения "синтетических" признаковых описаний, основанные на согласовании значений "экспертной" метрики на множестве значений свойств молекул со значениями настраиваемой метрики на множестве структур молекул. Ключевые слова: алгебраический подход; хемоинформатика; размеченные графы; комбинаторный анализ разрешимости Персональный когнитивный ассистент: планирование поведения на основе сценариев деятельности
Аннотация: Представлены процедуры планирования поведения когнитивного ассистента (КА) на основе сценариев - обобщенных схем решения задач. Когнитивный ассистент является виртуальным интеллектуальным агентом, обладающим своей собственной картиной мира и строящим картину мира пользователя, которому он помогает решать различные повседневные или профессиональные задачи. Ключевой компонентой целенаправленного поведения КА являются сценарии - неоднократно используемые абстрактные последовательности действий и ситуаций, на основе которых ассистент порождает конкретный план действий для пользователя. Рассмотрено понятие сценария в психологической и лингвистической интерпретации, рассмотрена возможность извлечения сценариев из текстов, выполнена формализация сценария и плана поведения на основе знакового подхода к представлению знаний, предложены методы синтеза плана поведения. Рассмотрен модельный пример синтеза плана поведения для задачи ассистирования при покупке автомобиля. Ключевые слова: когнитивный ассистент; сценарий деятельности; планирование поведения Разрешение конфликтов в гибридных интеллектуальных многоагентных системах
Аннотация: Рассматривается алгоритм снижения интенсивности и разрешения конфликтов, возникающих в гибридных интеллектуальных многоагентных системах (ГиИМАС). Предлагаемый алгоритм - составная часть метода управления проблемно- и процессно-ориентированными конфликтами в таких системах. Данный метод позволяет идентифицировать ситуации принятия решений, при необходимости стимулировать и впоследствии разрешать с помощью предлагаемого алгоритма конструктивные формы конфликта, а также предотвращать его деструктивные формы. Стимулирование конфликта совместно с гетерогенностью системы по моделируемым агентами знаниям специалистов и используемым методам обеспечивает всестороннее рассмотрение поставленной проблемы. Предлагаемый алгоритм снижения интенсивности и разрешения конфликтов позволяет агентам автоматически согласовать свои позиции и выработать единое коллективное решение, чтобы избавить пользователя от необходимости ручного анализа и выбора решения из массива альтернатив, предлагаемых отдельными агентами. Ключевые слова: конфликт; гибридная интеллектуальная многоагентная система; коллектив специалистов; разрешение конфликта Сравнение экстремальных индексов времен ожидания в системах обслуживания M/G/1
Аннотация: Доказывается теорема, согласно которой если исходные стационарные последовательности стохастически упорядочены и существуют предельные распределения для максимумов, а также упорядочены нормализующие последовательности, то их экстремальные индексы также упорядочены. Этот результат применен для сравнения экстремальных индексов стационарных времен ожидания в двух системах обслуживания типа M/G/1, в которых входные потоки совпадают, а времена обслуживания стохастически упорядочены. Рассмотрены три примера систем обслуживания: с экспоненциальным распределением, распределением Парето и распределением Вейбулла времени обслуживания. Для этих распределений получены соотношения между параметрами, гарантирующие стохастическую упорядоченность распределений и нормализующих последовательностей. Ключевые слова: распределение экстремальных значений; экстремальный индекс; система обслуживания; стохастическая упорядоченность Упрощенный язык зрительных образов
Аннотация: Реализация модели естественного языка (ЕЯ) как информационной системы (ИС) нуждается в определенных сведениях о том, как функционирует сама языковая способность человека в его физиологии и в какой последовательности должны взаимодействовать две ее автономные составляющие: грамматика и семантика как программные обеспечения (ПО) языкового явления в цифровой технике. Изучение этой задачи следует начинать с реализации языка зрительных образов, так как в этом случае экран монитора можно использовать в качестве "органа зрения" носителя языка (компьютера), что позволяет вести параллельную обработку одной и той же графической информации в двух формах: в форме текста (синтаксический анализ) и в форме рисунка (семантический анализ). Глубина мыслительного процесса зависит от способности ИС трансформировать информацию из одной формы (текстовой) в другую (графическую), и наоборот. Ключевые слова: естественный язык; синтаксис; семантика; словарь; зрительный образ; семантическая сеть; синтаксическая сеть; трансформация; алгоритм; память Оптимизация порогового управления переключением скорости обслуживания в системе массового обслуживания G/M/1
Аннотация: Рассматривается задача оптимизации управления переключением скорости обслуживания в системе массового обслуживания (СМО) типа G/M/1 с целевой функцией, учитывающей плату за обслуживание заявки, штраф за задержку заявки в очереди, штраф за отклонение заявки, штраф за простой прибора обслуживания и затраты на техническое обслуживание системы. В рамках этой задачи рассмотрена аналогичная задача для СМО с ограниченной очередью. Она сформулирована как задача нелинейного программирования, в которой целевой функцией служит доход системы, а допустимым планом (переменной управления) - длина очереди. Доказано свойство унимодальности функции дохода, сформулированы условия существования оптимального порогового управления переключением скорости обслуживания, необходимые и достаточные условия оптимальности управления. Ключевые слова: система массового обслуживания; пороговое управление; доход системы О поиске максимальных частых и минимальных нечастых наборов произведения частичных порядков
Аннотация: Исследованы актуальные вопросы снижения временных затрат, возникающие при логическом анализе данных с элементами из декартова произведения конечных частично упорядоченных множеств. Для задачи поиска по базе транзакций максимальных частых и минимальных нечастых наборов произведения частичных порядков предложен оригинальный метод, основанный на решении сложной дискретной задачи, называемой дуализацией над произведением частичных порядков. Метод представляет собой синтез двух других известных методов, один из которыхдостаточно очевиден, адругой использует идею инкрементального перечисления искомых наборов и поэтому представляет в основном теоретический интерес. Проведено экспериментальное исследование предложенного подхода к решению рассматриваемой задачи в случае произведения конечных цепей, выявлены условия его эффективности и для проводимого анализа данных показана целесообразность применения асимптотически оптимальных алгоритмов дуализации над произведением частичных порядков. Ключевые слова: максимальные частые наборы; минимальные нечастые наборы; дуализация над произведением частичных порядков; асимптотически оптимальный алгоритм дуализации Программный комплекс для многомасштабного моделирования структурных свойств композиционных материалов
Аннотация: Создание новых композиционных материалов (КМ) с прогнозируемыми свойствами и разработка способов их конструирования на сегодня стали одними из актуальных и важнейших задач, связанных с модернизацией промышленного производства в нашей стране. Для их решения активно развиваются технологии многомасштабного компьютерного моделирования. Они стали связующим звеном между фундаментальной физикой (химией) и инженерным материаловедением. В работе представлен программный комплекс по моделированию структурных свойств КМ, позволяющий решать ряд задач данного класса. Он ориентирован на высокопроизводительные вычисления. В основе комплекса лежит оригинальная многомасштабная технология, которая позволяет оперативно проводить многовариантный анализ различных классов КМ и проводить исследования по проектированию новых с прогнозируемыми свойствами. Разработанные подходы в сочетании с экспериментальными данными могут быть использованы для лучшего понимания физических основ изменения свойств в зависимости от структуры и, как следствие, для удешевления и ускорения поиска новых КМ с заданными свойствами. Ключевые слова: многомасштабное моделирование; композиционные материалы; интеграционная платформа; программный комплекс; распределенная система
|
|
||
|
| © 2016 Институт проблем информатики Российской Академии наук |