| 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 4, 2022)Оценка надежности синхронного и самосинхронного конвейеров
Аннотация: Самосинхронная (СС) схемотехника выступает альтернативой синхронным схемам. Само- синхронные схемы обладают рядом преимуществ в сравнении с синхронными аналогами, но аппаратно избыточны. Статья исследует иммунность самосинхронных и синхронных схем к однократным кратковременным логическим сбоям (ЛС) с учетом аппаратурной избыточности СС-схем. Самосинхронные схемы за счет своей неотъемлемой части - индикаторной подсхемы - способны обнаружить ЛС, проявляющийся как инверсия состояния выхода логической ячейки схемы, и приостановить функционирование схемы до его исчезновения. Тем самым СС-схемы маскируют однократный ЛС и предотвращают искажение данных. Использование модифицированного гистерезисного триггера для реализации разряда регистра ступени конвейера маскирует практически все ЛС в комбинационной части (КЧ) ступени конвейера. DICE-подобная реализация этого триггера позволяет в 4 раза снизить чувствительность СС-регистра к ЛС внутри него. Количественные оценки сбоеустойчивости показывают явное (в 2,5-9,4 раза) преимущество СС-конвейера схемы в сравнении с синхронным аналогом. Ключевые слова: самосинхронные схемы; логический сбой; сбоеустойчивость; конвейер; индикация; вероятностная оценка Общий порядок аппроксимации оценок фильтрации состояний марковских скачкообразных процессов по дискретизованным наблюдениям
Аннотация: Заметка продолжает исследования, посвященные численной аппроксимации оценок фильтрации состояний марковских скачкообразных процессов (МСП) по считающим и диффузионным наблюдениям с мультипликативными шумами. Оценки аппроксимируются с использованием наблюдений, дискретизованных по времени. В отличие от ранних алгоритмов, ограничивающих возможное число скачков состояния на интервале дискретизации, новые оценки предлагается вычислять без подобных ограничений с помощью единой рекуррентной схемы. В заметке получена верхняя граница показателя точности аппроксимации как функция параметров системы наблюдения, используемой схемы численного интегрирования, шага дискретизации и момента оценивания. Численный пример иллюстрирует сублинейное поведение данного показателя в зависимости от последнего аргумента. Ключевые слова: марковский скачкообразный процесс; оптимальная фильтрация; диффузионные и считающие наблюдения; мультипликативные шумы в наблюдениях; точность численной аппроксимации Несмещенная оценка риска пороговой обработки с двумя пороговыми значениями
Аннотация: Задачи уменьшения уровня шума в сигналах возникают во многих прикладных областях. В случаях когда сигналы не являются стационарными, хорошо зарекомендовали себя методы подавления шума, основанные на вейвлет-преобразовании и процедурах пороговой обработки. Эти методы вычислительно эффективны и хорошо адаптируются к локальным особенностям сигналов. Наиболее распространенными видами пороговой обработки стали жесткая и мягкая пороговая обработка. Однако при использовании жесткой пороговой обработки получаются оценки с большой дисперсией, а мягкая пороговая обработка приводит к появлению дополнительного смещения. В попытке избавиться от этих недостатков в последние годы были предложены различные альтернативные виды пороговой обработки. В данной работе рассматривается процедура пороговой обработки с двумя порогами, которая ведет себя как мягкая пороговая обработка при малых значениях вейвлет-коэффициентов и как жесткая при больших. Для данного вида пороговой обработки строится несмещенная оценка среднеквадратичного риска и анализируются ее статистические свойства. Также описывается алгоритм вычисления пороговых значений, минимизирующих эту оценку. Ключевые слова: вейвлеты; пороговая обработка; несмещенная оценка риска Обобщение метода выпрямления искаженных из-за мультиколлинеарности коэффициентов для регрессионных моделей с различной степенью корреляции объясняющих переменных
Аннотация: При построении регрессионных моделей одну из главных проблем представляет мультиколлинеарность. Это негативное явление приводит к искажению коэффициентов регрессии, в частности их знаков. Ранее для решения проблемы мультиколлинеарности был разработан метод выпрямления искаженных коэффициентов (МВИК), который основан на построении модели полносвязной линейной регрессии (МПЛР). Одно из условий его применимости - тесная корреляция абсолютно всех пар объясняющих переменных. Но при решении реальных прикладных задач это условие выполняется редко. Чаще всего объясняющие переменные коррелируют друг с другом по-разному. Для этого в данной статье предложен новый итерационный алгоритм МВИК. Особенность алгоритма заключается в том, что он сочетает в себе достоинства как традиционных множественных моделей, так и новых полносвязных регрессий. Разработанный алгоритм универсален и может применяться для построения регрессионного уравнения с любой структурой корреляционной матрицы. Новый алгоритм успешно применен для моделирования грузоперевозок железнодорожного транспорта в Иркутской области. Ключевые слова: регрессионный анализ; корреляция; мультиколлинеарность; метод выпрямления искаженных коэффициентов; модель полносвязной линейной регрессии Границы экстремального индекса времени ожидания в системе M/G/1 с распределением времени обслуживания в виде конечной смеси
Аннотация: Доказывается следующая теорема: если исходная стационарная последовательность имеет распределение в виде m-компонентной смеси, компоненты которой стохастически упорядочены, и существуют предельные распределения для максимумов всех компонент, а также упорядочены нормализующие последовательности, то экстремальный индекс исходной последовательности находится в границах экстремальных индексов наименьшей и наибольшей компонент. Этот результат применен для оценки экстремального индекса стационарного времени ожидания в системе обслуживания типа M/G/1, в которой время обслуживания задано m-компонентной смесью распределений. Рассмотрен пример системы M/Hm/1 с гиперэкспоненциальным временем обслуживания. Методом точного моделирования получены результаты оценки экстремального индекса стационарного времени ожидания в системе M/H2/I. Ключевые слова: распределение экстремальных значений; экстремальный индекс; система обслуживания; стохастическая упорядоченность Оптимальное управление подключением резервного прибора в системе массового обслуживания G/M/1
Аннотация: Рассматривается задача оптимизации режима подключения и отключения резервного прибора в системе массового обслуживания (СМО) G/M/1 в зависимости от длины очереди заявок на обслуживание. В качестве целевой функции используется суммарный предельный средний доход системы в единицу времени, рассчитываемый как разность платы за обслуживание заявок и суммарных потерь за задержку заявки в очереди и амортизацию резервного прибора. Рассмотрена также аналогичная задача для СМО G/M/1/r с целевой функцией, учитывающей дополнительные потери дохода из-за отклонения заявок. Доказано свойство унимодальности функции дохода систем G/M/1/r и G/M/1 и сформулированы необходимые и достаточные условия существования конечного оптимального порога длины очереди, который служит критерием при подключении и отключении резервного прибора. Предложен простой алгоритм оптимального управления порогом, требующий только наблюдения за величиной дохода системы. Ключевые слова: система массового обслуживания; резервирование; управление; оптимизация Об оптимальном расположении антенн для V2X-соединений в субтерагерцевом диапазоне
Аннотация: Субтерагерцевая (суб-ТГц, 100-300 ГГц) связь должна обеспечить огромную скорость передачи данных в системах 6G. Однако зона покрытия базовых станций (БС) ограничена, так как сигнал существенно затухает с увеличением дистанции, а также легко блокируется различными объектами, встречающимися на пути распространения сигнала. Таким образом, БС необходимо располагать достаточно часто, что делает такое решение дорогостоящим. Для снижения плотности развертывания БС можно использовать механизм ретрансляции сигнала с помощью транспортных средств (ТС). Данный способ в большой степени зависит от зоны размещения приемо-передающей антенны на кузове ТС, что ставит вопрос о поиске расположения антенны, при котором механизм ретрансляции будет эффективным с точки зрения скорости передачи данных и расстояния между ТС-источником и БС. В данной работе на основе спецификации IEEE 802.15.3d и экспериментальных данных о распространении сигнала на частоте 300 ГГц предложена математическая модель для анализа многозвеньевой системы ретрансляции сигнала для трех зон размещения антенны на кузове ТС. Полученные результаты показывают, что расположение передатчика в зоне лобового стекла характеризуется более низкой скоростью передачи данных, но при этом гораздо большим покрытием, чем расположение в зонах бампера и двигателя. Ключевые слова: 5G; "новое радио"; V2V; V2X; ретрансляция Нечеткие усредняющие операторы в задаче агрегирования нечеткой информации
Аннотация: Рассматривается задача агрегирования нечеткой информации посредством построения нечетких усредняющих операторов. Изучены взвешенные нечеткие средние систем нечетких чисел и введен класс нелинейных нечетких средних систем нечетких чисел, являющийся модификацией на нечеткие числа общего класса диссипативных числовых средних. Установлены свойства соответствующих усредняющих операторов, которые представляют собой "нечеткие" аналоги характерных свойств скалярных агрегирующих функций. Это дает обоснование использованию введенных нечетких усредняющих операторов в задаче агрегирования нечеткой информации. При этом под результатом агрегирования нечеткой информации, заданной набором нечетких чисел, понимается нечеткое число, отражающее существенные особенности этой совокупности. Ключевые слова: усредняющие нечеткие операторы; агрегирование нечеткой информации О сложности обучения логических процедур классификации
Аннотация: Исследуются вопросы сложности логического анализа целочисленных данных. Для специальных задач поиска частых и нечастых элементов в данных, на решении которых базируется обучение логических процедур классификации, приведены асимптотики типичного числа решений. Технические основы получения указанных оценок опираются на методы получения аналогичных оценок для труднорешаемой дискретной задачи построения (перечисления) тупиковых покрытий целочисленной матрицы, формулируемой в работе как задача поиска "минимальных" нечастых элементов. Новые результаты в основном касаются изучения метрических (количественных) свойств частых элементов. Полученные оценки типичного числа часто встречающихся фрагментов в описаниях прецедентов позволяют сделать вывод о перспективности применения алгоритмов поиска таких фрагментов на этапе обучения логических классификаторов типа "Кора". Ключевые слова: атрибут; частый элементарный фрагмент; нечастый элементарный фрагмент; монотонная дуализация; тупиковое покрытие целочисленной матрицы; классификация по прецедентам; классификатор типа "Кора" Технология классификации типов контента электронного учебника
Аннотация: Решается задача классификации контента электронной обучающей системы (ЭОС), относящегося к блокам задач или практических примеров. Необходимость автоматизированного классификатора обоснована перспективным направлением развития ЭОС - оцениванием качества обучающего контента. Ключевая идея - моделирование контента объектом с двумя свойствами: текстовым описанием на традиционном языке и набором формульных выражений на языке научной компьютерной верстки TgX. На основе электронного учебника по теории функций комплексного переменного выполнено формирование размеченных в соответствии с данной моделью образцов задач. Проведено обучение четырех алгоритмов классификации текстового контента - наивного байесовского классификатора, логистической регрессии, однослойной и многослойной нейронных сетей прямого распространения. Проведен комплекс сравнительных экспериментов на реализованных классификаторах как в условиях ограниченных моделей, содержащих только контент одного типа, текстовый или формульный, так и полной модели. В результате эксперимента выполнено не только формальное сравнение алгоритмов, но и показано принципиальное преимущество полной модели: при учете обоих свойств контента, текстового и формульного, качество классификации существенно превосходит однофакторные алгоритмы и обеспечивает показатели, подтверждающие готовность технологии к практическому применению. Ключевые слова: электронная обучающая система; обучающий контент; задача и алгоритмы классификации; оценка качества контента; машинное обучение О научной парадигме информатики: верхний уровень классификации объектов ее предметной области
Аннотация: Рассматривается подход А. Соломоника к структурированию научной парадигмы "зрелой" науки. Согласно его подходу, описание такой науки должно включать четыре составляющих (философские основания; аксиоматика; классификация исследуемых объектов; система терминов), которые могут разрабатываться отдельно, но объединяются в единую и цельную конструкцию. В рамках этого подхода предлагается начать описание парадигмы информатики с уточнения ее позиционирования в системе научного познания и построения верхнего уровня классификации исследуемых в ней объектов. Для позиционирования информатики предлагается развитие идеи Деннинга и Розенблюма о группировке научных дисциплин в четырех отраслях знания. Для построения верхнего уровня классификации используется идея Кристена Нюгора о различении в предметной области информатики объектов ментальной природы (концепты знания человека) и сенсорно воспринимаемых объектов. Цель статьи состоит в попытке начать описание научной парадигмы информатики на основе подхода А. Соломоника и развития идей Деннинга, Нюгора и Розенблюма с построения верхнего уровня классификации объектов, исследуемых в информатике. Ключевые слова: научная парадигма; составляющие научной парадигмы; система научного познания; классификация объектов информатики Модель и технология извлечения новых терминов из медицинских текстов
Аннотация: Рассматривается модель информационной технологии (ИТ) извлечения новых терминов из медицинских текстов, которая относится к ранее определенному классу средовых моделей информатики. В проведенном эксперименте для определения новизны терминов используется словарь MeSH (Medical Subject Headings), который создан и обновляется Национальной медицинской библиотекой США. Появление новых терминов обусловлено представлением в медицинских статьях и других научных текстах нового знания об исследуемых болезнях, методах их лечения и применяемых медикаментах, которое еще не нашло отражения в медицинских словарях и тезаурусах. В информационных системах медицинских учреждений и институтов предлагаемая технология позволяет регулярно актуализировать новыми терминами профили исследуемых болезней, соответствующих их предметной области. Цель статьи состоит в описании средовой модели ИТ актуализации терминологических профилей болезней. Ключевые слова: средовые модели информатики; медицинские тексты; терминологический профиль; извлечение новых терминов из текстов О безопасной архитектуре вычислительной системы на основе микросервисов
Аннотация: Рассматривается сетецентрическая система микросервисной архитектуры, в которой для простоты все микросервисные вычислители (МВ) одинаковы. В каждом МВ может произойти сбой или он может получить вредоносный код (ВК). Максимальное негативное воздействие на МВ заключается в ошибке вычислений и предоставлении потребителю неправильного результата. Рассмотрены задачи выявления сбойных МВ и МВ с ВК. В решении поставленных задач используются элементы обучения. Правильно решенные задачи (условия, исходные данные и правильные ответы) накапливаются в памяти управляющей системы. Это означает, что есть возможность повторного запуска любой задачи с уже известным правильным результатом. При этом в статье используются идеи и результаты авторов по обеспечению информационной безопасности с помощью метаданных. В зависимости от предположений о возможных действиях ВК построены два класса алгоритмов безопасных вычислений в условиях его возможного воздействия на промежуточные результаты в потоке решаемых задач. Второй класс алгоритмов работает в предположении, что ВК может с вероятностью p правильно вычислять решение текущей задачи и с вероятностью 1 - p вносить в результат искажение. Рассмотрены три вида искажений, которые может вносить ВК и которые позволяют находить истинное решение точно или с некоторой, сколь угодно малой вероятностью ошибки. Ключевые слова: информационная безопасность; безопасные вычисления в условиях вредоносного кода; микросервисная архитектура Логическая реляционная модель структур данных для решения задач в предметной области управления землепользованием
Аннотация: Статья относится к теоретическим основам агроинформатики, а более конкретно - к области разработки методов и средств автоматизации управления землепользованием. Предлагается логическая модель структур данных для решения задач в упомянутой предметной области. В виде набора отношений реляционной модели данных и связей между ними формализованы: реестр агроэкологических групп и видов земель, упорядочивающий разнообразие их геоморфологических, почвенных и агрохимических условий; реестр сортов сельскохозяйственных культур и регистр агротехнологий как комплексов технологических операций по управлению продукционными процессами сельскохозяйственных культур. Применение логической модели демонстрируется на примерах нескольких обобщенных задач управления землепользованием. Решение каждой из задач реализовано в виде декларативного выражения (запроса) над логической моделью. Модель реализована в реляционной системе управления базами данных (СУБД). Ключевые слова: реляционная логическая модель; управление землепользованием; решение задач Единая модель государственных данных: сценарии развития
Аннотация: Обсуждается проблема информационного взаимодействия разнородных информационных систем, которая должна решаться путем создания, внедрения и поддержания единых моделей данных (ЕМД) в рамках основных разделов предметных областей и в перспективе в рамках всей предметной области информационного взаимодействия в национальном масштабе. На основе онтологического подхода исследуется проблема поиска эффективных и оптимальных путей формирования моделей государственных данных. Также рассматриваются сценарии интеграции ведомственных систем. Ключевые слова: информационное взаимодействие; единая модель данных; онтология; сценарии интеграции
|
|
||
|
| © 2016 Институт проблем информатики Российской Академии наук |