| 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 17, Выпуск 1, 2023)Аналитическое моделирование распределений с инвариантной мерой в стохастических системах, не разрешенных относительно производных
Аннотация: Рассматриваются точные и приближенные методы аналитического моделирования гауссовских и негауссовских стационарных и нестационарных стохастических процессов (СтП) с инвариантной мерой в стохастических системах, не разрешенных относительно производных (СтСНРОП). Для скалярных и векторных СтСНРОП, допускающих линейную регрессионную аппроксимацию нелинейных функций, содержащих старшие производные, разработаны методы сведения уравнений СтСНРОП куравнениям дифференциальных стохастических систем (СтС). Предложены два точных метода аналитического моделирования СтС с инвариантной мерой. Разработаны приближенные методы аналитического моделирования, основанные на параметризации одно- и многомерных распределений. Особое внимание уделено гауссовским СтП с инвариантной мерой. В качестве примера рассмотрен нелинейный осциллятор Дуффинга, в котором вместо второй производной присутствует нелинейная функция от второй производной. Приведены уравнения нелинейной корреляционной теории. Изучены стационарные СтП, совпадающие с СтП с инвариантной мерой. Обсуждаются полученные результаты и формулируются направления дальнейших исследований в области аналитического моделирования СтСНРОП. Ключевые слова: аналитическое моделирование; параметризация распределений; распределение с инвариантной мерой; стохастическая система (СтС); стохастическая система, не разрешенная относительно производной (СтСНРОП); стохастический процесс (СтП) An axiomatic viewpoint on the Rogers–Veraart and Suzuki–Elsinger models of systemic risk
Аксиоматический взгляд на модели системного риска Роджерса-Вераарт и Судзуки-Эльсингера
Аннотация: Изучается модель клиринга межбанковской сети с кросс-холдингами и стоимостью дефолта. Следуя подходу Айзенберга и Ноэ, авторы формулируют модель с помощью естественных правил финансового регулирования, включающих описание выплат в случае дефолтов. Эти правила определяют конечное семейство задач о неподвижных точках, параметризованных векторами бинарных переменных. Представленная модель обобщает известные модели Арарата-Мейманджанова, Роджерса-Вераарт и Судзуки-Эльсингера. Предложены методы вычисления максимальной и минимальной клиринговых пар с использованием комбинации целочисленного и линейного программирования, а также обсуждается алгоритм последовательного исключения переменных. Ключевые слова: системный риск; финансовые сети; клиринг; кросс-холдинг; стоимость дефолта Критерии нормальности вероятностного распределения при округленных данных
Аннотация: Критерии нормальности менее чувствительны к округлению данных, чем, например, критерии на экспоненциальность, но среди критериев нормальности чувствительность сильно различается. В данной статье определено, какие критерии более, а какие менее чувствительны к округлению. Показано, что критерии, основанные на выборочных моментах, гораздо более устойчивы к округлению данных, чем критерии, основанные на порядковых статистиках (в отличие от устойчивости к выбросам, где порядковые статистики значительно более устойчивы, чем выборочные моменты). Это, однако, относится только к вероятности ошибки первого рода. Вероятность ошибки второго рода мало чувствительна к округлению данных для всех критериев нормальности. Ключевые слова: нормальное распределение; критерий нормальности распределения; округленные данные; уровень значимости; моделирование методом Монте-Карло Среднее расстояние в конфигурационных графах со степенным распределением
Аннотация: В случайных конфигурационных графах с дискретным степенным распределением степеней вершин с фиксированным параметром рассматривается среднее расстояние в графе, которое вычисляется как среднее арифметическое расстояний между всеми парами вершин графа. Эта характеристика оценивается с помощью методов имитационного моделирования. В силу вычислительных ограничений рассматриваются графы в доасимптотической области (в настоящей работе это графы объемом до 7000 вершин). Построены модели зависимостей среднего расстояния от объема графа и параметра распределения степеней вершин. Проведено сравнение полученных результатов с результатами теоретических исследований типичного расстояния в графе в асимптотике (т. е. когда число вершин графа стремится к бесконечности), приведенными в работах Р. Хофстада. Ключевые слова: конфигурационные графы; степенное распределение; среднее расстояние в графе; имитационное моделирование Восстановление матрицы суперпозиции в задаче символьной регрессии
Аннотация: Исследуется проблема порождения структуры регрессионной модели. Модель представляет собой суперпозицию базовых функций. Структура модели описывается взвешенным цветным графом. Каждая вершина графа соответствует некоторой базовой функции. Ребро задает суперпозицию двух функций. Вес ребра равен вероятности суперпозиции. Для создания оптимальной модели необходимо восстановить ее структуру по матрице смежности графа. Предлагаемый алгоритм восстанавливает минимальное остовное дерево из взвешенного цветного графа. Представлено новое решение, основанное на алгоритме дерева Штейнера. Алгоритм сравнивается с альтернативами. Ключевые слова: символьная регрессия; линейное программирование; суперпозиция; минимальное остовное дерево; матрица смежности Причинно-следственные связи в задачах классификации
Аннотация: В данной работе объект классификации рассматривается как носитель причины появления одного или нескольких следствий и любой алгоритм классификации принимает решение о классе, наблюдая следствия из анализируемой причины. Рассматриваются следствия причины в задаче бинарной классификации как источники дополнительной информации, подтверждающие или отвергающие гипотезу о причине в классифицируемом объекте. При рассмотрении гипотезы о наличии или отсутствии определенной причины в классифицируемом по этому свойству объекте на основании нескольких следствий автоматически строится язык представления знаний. Тогда легко использовать доступную информацию из разных информационных пространств в задаче классификации объекта. Для использования причинно-следственных связей в задаче классификации необходимо использовать машинное обучение. В условиях обучения с учителем имеем множество прецедентов, когда известно наличие интересующей нас причины. Тогда можно статистически выделить события, которые стали следствиями этой причины. Детерминированные отношения причины и следствия порождают ошибки только за счет шума. В тех прецедентах, где нет причины, позитивная классификация появляется только за счет шума независимо от прецедента к прецеденту. Таким образом, даже слабое отклонение от равновероятного шума позволяет построить состоятельный критерий, выделяющий следствия от случайного шума. Выделение следствий можно проводить независимо друг от друга. Это следует из детерминированности отношения причина-следствие и независимости шума. Ключевые слова: задача конечной классификации; причинно-следственные связи; машинное обучение Разработка новой модели ступенчатой сверточной нейронной сети для классификации аномалий на панорамах
Аннотация: Описывается разработанная новая модель ступенчатой сверточной нейронной сети для классификации аномалий на панорамах. Выбраны подходящие наборы данных для классификации. Сделан вывод о неполноте применявшегося ранее авторами метода поиска аномалий особых областей с высоким цветоразличием на панорамах. Поиск данных областей разработанным ранее методом не ставил перед собой задачу их классификации. Для автоматической идентификации обнаруженных объектов предлагается применить модели глубокого обучения с использованием подходящих нейросетей. Особое внимание уделено работе с данными, содержащими несбалансированные классы и изображения разного размера. Проводится сравнение результатов классификации изображений популярных архитектур нейронных сетей с разработанной ступенчатой сверточной нейронной сетью. Ключевые слова: панорамное изображение; набор данных; многоклассовая классификация; ступенчатая сверточная нейронная сеть; ансамбль; перенос обучения Моделирование структуры интероперабельности средствами структурной согласованности
Аннотация: Начальный синтаксический уровень интероперабельности предполагает коммуникацию с соответствующим протоколом, аппаратные средства, программное обеспечение и необходимый уровень совместимости данных. Исследованию уровня совместимости данных, описывающих взаимодействующие элементы на основе вектора признаков, посвящена представленная работа. Для этого предлагается модель структурного соответствия, позволяющая оценивать тенденцию к установлению интероперабельности. Моделирование структурной интероперабельности на основе анализа знаков связей с помощью введенного критерия согласованности приводит к нахождению ближайшего к исходному множеству консонансного прообраза. Найденный консонансный прообраз своими подмножествами указывает на предпочтительную группировку элементов, при которой интероперабельность между ними устанавливается с наименьшей рассогласованностью относительно зафиксированных знаков связей. Поскольку рассматриваемые элементы описаны вектором параметров, из сравнения которых можно сделать вывод о сходстве между элементами, соответственно, нахождение элементов в одном подмножестве говорит о потенциальной мотивации к интероперабельности. Ключевые слова: интероперабельность; структурная согласованность; матрица связности Метод на основе нечетких правил для управления конфликтами агентов в гибридных интеллектуальных многоагентных системах
Аннотация: Работа продолжает исследования по компьютерному моделированию гибридными интеллектуальными многоагентными системами (ГиИМАС) работы коллектива специалистов различных профилей, решающих проблемы за круглым столом. Агенты таких систем - автономные программные сущности, имитирующие рассуждения реальных специалистов. Моделирование в единой интеллектуальной системе разнородных знаний, целей и точек зрения агентов на поставленную проблему обусловливает их столкновение, возникновение конфликтов по аналогии с тем, как это происходит в моделируемых коллективах. Не каждый конфликт между агентами носит деструктивный характер и требует подавления: управление конфликтом в ГиИМАС, как и в коллективе, предполагает идентификацию ситуации принятия решений, при необходимости стимуляцию и последующее разрешение конструктивных форм конфликта, а также предотвращение его деструктивных форм. Для управления конфликтами между агентами в ГиИМАС предлагается метод на основе нечетких правил. Ключевые слова: конфликт; гибридная интеллектуальная многоагентная система; коллектив специалистов; управление конфликтами О задаче оценки и анализа риска транспортных происшествий на рельсовом транспорте
Аннотация: Рассматривается задача по оцениванию и анализу риска транспортных происшествий на рельсовом транспорте. Предлагаются две функции интегрального риска, позволяющие оценить опасность движения на всем маршруте следования транспортного средства. В качестве таких функций выбираются вероятность возникновения неблагоприятного события при транспортировке, а также средний ущерб. Предлагается концепция оценивания вероятности и ущерба от неблагоприятных событий при движении грузовых поездов. На основе ранее обработанной статистики по движению грузовых поездов и происходивших с ними неблагоприятных событий приводится содержательный пример расчета функций интегрального риска. Ключевые слова: риск; неблагоприятное событие; рельсовый транспорт; вероятность; средний ущерб Оценки распределения ресурсов в многопользовательской сети при равных межузловых нагрузках
Аннотация: Предлагается метод оценки ресурсов при уравнительном распределении межузловых нагрузок в многопользовательской сети. В рамках формальной математической модели пропускные способности ребер рассматриваются как компоненты вектора ресурсов, которые требуются для передачи потоков разных видов. Предлагается алгоритмическая процедура перераспределения и использования пропускных способностей при равных объемах ресурсов, выделяемых всем корреспондентам. При поиске соответствующих реберных загрузок определяются значения максимальных однопродуктовых потоков для каждой пары узлов. В ходе вычислительных экспериментов суммарный ресурс считается заданным для сетей с различными структурными особенностями. Ключевые слова: многопродуктовая потоковая модель; распределение ресурсов и межузловых нагрузок; предельная загрузка сети Об оптимизации работы резервного прибора в многолинейной системе массового обслуживания
Аннотация: Рассматривается задача оптимизации работы (подключения или отключения) резервного прибора управляемой системы массового обслуживания (СМО) типа G/M/s. Она сформулирована в виде задачи нелинейного программирования со стоимостной целевой функцией, учитывающей плату за обслуживание заявок, затраты на техническое обслуживание резервного прибора, потери из-за задержки заявок в очереди и простоя резервного прибора. Процесс работы системы описан управляемой цепью Маркова, где состояние цепи определяется числом заявок в системе, а последовательность решений, принимаемых на каждом шаге цепи в зависимости от его состояния, определяет процесс управления резервным прибором. В качестве допустимого множества управлений рассмотрено множество стационарных стратегий управления цепью, решение в которой в каждом состоянии цепи о подключении или отключении резервного прибора принимается по длине очереди. Для случая пуассоновского входного потока доказана теорема о необходимых и достаточных условиях существования конечного оптимального порогового значения длины очереди и унимодальность целевой функции от порогового значения, предложен простой алгоритм решения задачи. Ключевые слова: многолинейная система массового обслуживания; оптимизация; резервный прибор Анализ схемы доступа с прерыванием при нарезке радиоресурсов сети пятого поколения
Аннотация: Активно исследуемая в последние годы технология "нарезки радиоресурсов сети" (NS - Network Slicing), основанная на представлении общей сетевой инфраструктуры в виде различных настраиваемых логических сетей, называемых слайсами, предполагает разделение операторов мобильной сети на две группы - провайдеры физической сетевой инфраструктуры InPs (Infrastructure Providers) и операторы мобильной виртуальной сети (MVNOs - Mobile Virtual Network Operators). Последние арендуют физические ресурсы InPs для создания собственных слайсов с целью предоставления своим пользователям услуг с различными требованиями к качеству обслуживания. В статье для сети с технологией NS предложена схема доступа к радиоресурсам сети, предоставляющей пользователям услуги с гарантированной скоростью передачи данных (GBR - Guaranteed Bit Rate) и приоритетным управлением, основанным на реализации механизма прерывания обслуживания пользователей. Для оценки эффективности предлагаемой схемы проведен сравнительный анализ ее характеристик с характеристиками схемы доступа, основанной на механизме резервирования ресурсов. Ключевые слова: 5G; нарезка сети; качество обслуживания; ключевые показатели эффективности; приоритетное управление; прерывание обслуживания; итерационный метод Многомерные баттерфляи в задачах оптимизации по CC-VaR
Аннотация: Работа продолжает исследование технических проблем, связанных с применением континуального критерия VaR (CC-VaR) на многомерных рынках опционов. В предположении, что на рынке сценарными баттерфляями непосредственно не торгуют, разрабатывается методика получения их репликации из многомерных а-опционов - многомерного обобщения обычных одномерных опционов, таких как коллы и путы. Работа служит непосредственным расширением предложенного в предыдущей работе автора способа, позволяющего конструировать индикаторы базиса на многомерном сценарном рынке комбинациями многомерных бинарных опционов. Методика основывается на теоремах паритета для одномерного рынка традиционных опционов и пригодна для рынков произвольной размерности, но ее фактическая реализация проводится для двумерных рынков. Приводятся конструкции базисов из а-опционов - как однотипных, так и смешанных естественных с выделенным центром рынка. Теоретические представления оптимальных портфелей в этих базисах иллюстрируются на примере конкретного двумерного рынка. Ключевые слова: базовые активы; многомерный рынок; функция рисковых предпочтений инвестора; континуальный критерий VaR (CC-VaR); стоимостная и прогнозная плотности; опционы колл и пут; а-опционы; сценарные баттерфляи; базисы; центр рынка; портфели баттерфляев Данные, информация и знание в научной парадигме информатики
Аннотация: Рассматриваются три базовых понятия информатики: данные, информация и знание. Предлагается вариант специфицирования этих понятий в рамках построения системы терминов научной парадигмы информатики как фундаментальной науки. С одной стороны, понятия "данные", "информация" и "знание" широко используются в научной литературе и учебниках по информатике, в частности при описании ее теоретических оснований. С другой стороны, до сих пор отсутствует консенсус по их смысловому содержанию. Сложившаяся ситуация, скорее всего, обусловлена распространенной пресуппозицией (имплицитным предположением), что рассматриваемые понятия выражают некоторые объективные сущности предметной области информатики. В статье предполагается, что они выражают интерсубъективные сущности, которые по своей природе возникают как предметы мысли в результате договоренности, т. е. не являются объективно существующими. С точки зрения треугольника Фреге (предмет-понятие-слово, которое выражает понятие и обозначает предмет) для объективных сущностей первичной вершиной треугольника служит предмет, в результате изучения которого появляются понятие и слово. Для интерсубъективных сущностей первичной вершиной служит понятие, варианты дефиниции которого необходимо обсудить в интересах достижения консенсуса. Если его удается достичь, то именно в процессе обсуждения появляются предмет мысли, слово, его обозначающее и выражающее понятие, которые вместе и образуют треугольник Фреге. Цель статьи - специфицировать базовые понятия информатики как выражающие интерсубъективные сущности и являющиеся первичными вершинами треугольника Фреге, распределить эти сущности по средам ее предметной области, выделяя границы между ними, и рассмотреть отношения между этими сущностями на выделенных границах. Ключевые слова: научная парадигма; информатика как фундаментальная наука; данные; информация; знание; интерсубъективные сущности информатики; треугольник Фреге
|
|
||
|
| © 2016 Институт проблем информатики Российской Академии наук |