| главная| | новый номер| | архив статей| | редколлегия| | авторам| | издательство| |
 English |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
|
|
АННОТАЦИИ СТАТЕЙ ЖУРНАЛА "ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ"
№1. Том 22. 2016
УДК 519.1, 519.6
В. П. Кулагин, д-р техн. наук, профессор, руководитель научно-исследовательской лаборатории космических исследований, технологий и процессов, e-mail: vkulagin@hse.ru, Московский институт электроники и математики Национального исследовательского университета "Высшая школа экономики", В. Н. Дубинин, д-р техн. наук, доц., e-mail: duvini@mail.ru, Пензенский государственный университет
Структурный анализ сетей Петри*
Предложен новый формализм — структуры сетей Петри (СП-структуры), предназначенный для исследования моделей сложных систем. Структурами, или решетками, называются частично упорядоченные множества, в которых для любых двух элементов существует точная нижняя и точная верхняя грани. В данной работе используется термин "структура". Введены операции преобразования сетей Петри (СП), предназначенные для анализа и синтеза новых СП-структур. Показано, что использование введенных операций позволяет разложить любую СП на множество линейных либо линейно-циклических фрагментов (ЛФ), которые одновременно будут относиться как к классу автоматных сетей Петри, так и к классу синхронизационных сетей Петри. Представленные операции позволяют анализировать лишь структурные свойства СП, в то время как существует ряд работ, в которых приводится анализ поведенческих свойств СП.
Описаны свойства СП-структур, введено квазиметрическое пространство структур СП. На пространстве СП-структур задано множество функций оценки, на основе которого введена система шкал, позволяющая проводить количественную оценку свойств СП-структур. Отличительной особенностью данного формализма является эффективное сочетание свойств аппарата СП с возможностями теории структур.
Практическое применение предложенных методов анализа и синтеза СП демонстрируется на классическом примере двух выталкивателей, предназначенных для транспортировки деталей. Показаны процедуры синтеза альтернативных вариантов СП-моделей системы выталкивателей, показаны их достоинства и недостатки, а также дана количественная оценка структур моделей с отображением в выбранных системах координат.
Ключевые слова: параллельные и распределенные вычисления и системы, моделирование, сложные системы, сети Петри, теория структур, системы координат
С. 3—13
*Работа выполнена в рамках гранта Российского научного фонда "Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований с привлечением молодых исследователей" (проект № 15-11-10010).
УДК 004.031.43
А. Б. Барский, д-р техн. наук, проф., e-mail: arkbarsk@mail.ru, Б. В. Желенков, канд. техн. наук, доц., e-mail: boriszhv@gmail.com, МИИТ, Москва
Исследуются возможности повышения скорости обмена данными при распределенных вычислениях в компьютерных сетях. Предлагается параллельный многоканальный прием данных одним компьютером от многих абонентов с помощью внешнего устройства, объединяющего несколько web-объектов. Применение такого устройства актуально при кластеризации ресурса для сборки результатов вычислений на головном компьютере при Grid- и "облачных" вычислениях по SPMD-технологии. Приводятся формулы оптимизации ресурсных параметров вычислительного процесса. Обсуждаются особенности закрепления "'физических" ресурсов за виртуальными в глобальной сети. Утверждается, что значительное географическое удаление ресурсных процессоров друг от друга приводит к большим затратам времени на синхронизацию обмена, делая неэффективным применение многих web-объектов ввода. Рекомендуется компактное размещение ресурсных процессоров и применение локальной сети для распределенных вычислений. Показывается возможность реализации конвейера обработки потока поступающих на компьютер данных для перевода кадров из сетевого стандарта в компьютерное представление.
Ключевые слова: компьютерная сеть, "облачные" вычисления, виртуальный ресурс, сборка данных, кластеризация, конвейер операций
С. 14—21
УДК 519
О. В. Мандрикова1, 2, д-р техн. наук, зав. лаб., e-mail: oksanaml@mail.ru, Н. В. Фетисова (Глушкова)1, мл. науч. сотр., e-mail: nv.glushkova@yandex.ru, Ю. А. Полозов1, 2, канд. техн. наук, ст. науч. сотр., e-mail: up_agent@mail.ru
1Институт космофизических исследований и распространения радиоволн ДВО РАН, с. Паратунка
2Камчатский государственный технический университет, г. Петропавловск-Камчатский
Моделирование временного хода параметров ионосферы и выделение аномалий*
Описана новая многокомпонентная модель (МКМ) временного хода параметров ионосферы, основанная на совмещении вейвлетов с классом моделей авторегрессии проинтегрированного скользящего среднего. Модель позволяет изучать режим ионосферы и выделять аномалии, возникающие в периоды ионосферных возмущений. Построены МКМ критической частоты ионосферы для района Камчатки (станция "Паратунка", регистрацию данных выполняет Институт космофизических исследований и распространения радиоволн ДВО РАН). Выполнено сравнение полученных МКМ с эмпирической Международной справочной моделью и методом скользящей медианы, которое показало перспективность предлагаемого авторами метода. Для детального изучения аномальных изменений в ионосфере предложено использовать непрерывное вейвлет-преобразование. На основе непрерывного вейвлет-преобразования разработаны вычислительные решения по выделению разномасштабных аномалий в ионосфере и оценке их параметров.
Анализ ионосферных параметров в периоды повышенной геомагнитной активности показал, что аномалии в ионосфере имеют крупные масштабы и достигают максимальной интенсивности в периоды наиболее сильных магнитных бурь. Замечено, что накануне главной фазы магнитной бури в анализируемом районе может наблюдаться повышение концентрации электронов.
Ключевые слова: вейвлет-преобразование, модель авторегрессии проинтегрированного скользящего среднего, критическая частота ионосферы, ионосферные возмущения
С. 21—31
*Работа поддержана грантом РНФ № 14-11-00194, грантом стипендии Президента РФ СП-2976.2013.5 и грантом "УМНИК" № 11754р/17262 от 05.04.2013.
Авторы благодарят институты, поддерживающие станции регистрации ионосферных параметров и магнитные обсерватории, данные которых были использованы в исследовании, а также выражают признательность сотрудникам Камчатского филиала геофизической службы РАН, обеспечившим качество регистрации сейсмических данных.
УДК 519.6
Н. Н. Светушков, канд. техн. наук, доц., e-mail: svt.n.n@mail.ru, Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет), факультет "Прикладная математика и физика"
В настоящее время имеется большое количество как коммерческих, так и находящихся в свободном доступе программных продуктов, позволяющих проводить тепловые расчеты. Наиболее известным среди них является пакет ANSYS, который часто применяется на промышленных предприятиях. Однако часто основным недостатком таких расчетов является большая погрешность вычислений, доходящая до 50 %. Поэтому часто полученные таким образом численные результаты несут лишь иллюстративную информацию о происходящих тепловых процессах без реальной оценки точности расчетов. В данной работе для проведения вычислений применялся новый подход, названный методом струн и основанный на интегральном описании процесса теплопередачи. Такой подход позволил контролировать погрешность решения в каждой расчетной точке, используя в качестве критерия функцию невязки или рассогласования. Целью выполненных модельных расчетов являлось, кроме получения численных результатов, верификация работоспособности предложенного алгоритма в условиях высоких градиентов температур и сложной геометрической конфигурации изделия, а также тестирование на реальной практической задаче разработанного программного обеспечения.
В работе исследуются возможности расчета тепловых нагрузок на стенки сопловой части ракетного двигателя. Выбор задачи для проведения расчетов связан с актуальностью тепловых расчетов при создании новых как авиационных, так и ракетных двигателей. При конструировании ракетных двигателей остро стоит вопрос об эффективности охлаждения камеры сгорания и сопловой части двигателя с тем, чтобы не допустить прогорания стенок изделия, а также обеспечить необходимый ресурс работоспособности в случае экстремальных внешних тепловых воздействий. В силу указанных выше причин при моделировании таких задач особую важность представляет оценка точности получаемых результатов, именно поэтому для ее решения и был выбран метод струн. В разработанной программной среде, использованной при расчетах, была сформирована геометрическая модель, заданы начальные и граничные условия и проведены расчеты для двух типоразмеров конструкции. Проведенные расчеты показали достаточную эффективность данного подхода для моделирования такого рода тепловых процессов, учитывая возможность анализа точности результатов и относительно высокую скорость сходимости. Созданный программный комплекс может быть использован при разработке программного обеспечения для виртуального проектирования конструкций ракетных и авиационных двигателей.
Ключевые слова: тепловая нагрузка, уравнение теплопроводности, математическое моделирование, интегральные уравнения, программное обеспечение, численные результаты
С. 32—36
Автор благодарен начальнику отдела, д-ру техн. наук Стернину Л. Е. и начальнику сектора Кондобе Л. И. ОАО "НПО Энергомаш им. академика В. П. Глушко" за полезные обсуждения и замечания по работе.
УДК 004.272.43
А. Э. Саак, д-р техн. наук, доц., e-mail: saak@tgn.sfedu.ru, Южный федеральный университет, г. Таганрог
Диспетчеризация заявок кругового типа в Grid-системах
В дальнейшем развитии среды ресурсных прямоугольников определен квадратичный тип отдельной заявки. Для массивов, состоящих из заявок кругового типа, проведено диспетчирование и вычислены эвристические меры ресурсных оболочек начально-кольцевого, уровневых по высоте и по протяженности, углового уровневого алгоритмов. Для указанных полиномиальных алгоритмов показано сохранение свойства адаптированности на рассматриваемых массивах заявок.
Ключевые слова: квадратичный тип заявки, заявка кругового типа, Grid-система, диспетчирование, неэвклидова эвристическая мера, полиномиальная трудоемкость алгоритма, начально-кольцевой алгоритм, уровневый алгоритм по высоте, уровневый алгоритм по протяженности, угловой уровневый алгоритм
С. 37—41
УДК 004.773
С. В. Поршнев, д-р техн. наук, проф., e-mail: sergey_porshnev@mail.ru, Д. А. Божалкин, аспирант, e-mail: bozhalkin@mail.ru, А. С. Копосов, аспирант, e-mail: alexkopas@gmail.com, ФГАОУ ВПО "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б. Н. Ельцина", г. Екатеринбург
Проведен сравнительный обзор общедоступных кластеров MATLAB и суперкомпьютеров. Выбран вычислительный кластер для обработки дампа сетевого трафика. Выполнена настройка супервычислителя для использования собственного программного обеспечения. Описана технология анализа дампов трафика, передаваемого в магистральном интернет-канале. Представлены результаты, подтверждающие эффективность технологии.
Ключевые слова: суперкомпьютер, кластер, компьютерные сети, потоки трафика, дамп сетевого трафика, извлечение данных, обработка данных, параллельные вычисления в MATLAB, параметры распределения
С. 42—47
УДК 004.9
А. С. Наумов, инженер-программист, ООО "Электра-Н", Великий Новгород, e-mail: alex.naumov53@mail.ru
Рассмотрена проблема использования совокупности признаков фрагментов при автоматизированной реконструкции фрагментированных изображений в приложении к восстановлению разрушенных материалов в криминалистике, археологии, реставрации и других областях. Предложен универсальный трехэтапный метод автоматизированного поиска стыков фрагментов на основе совокупности признаков, использующий принцип конвейерной обработки. Рассмотрен алгоритм синтеза изображения на основе найденных стыков. Показаны их особенности и преимущества.
Ключевые слова: стыковка фрагментов, реконструкция изображения, классификация, поиск, верификация, граф, дескриптор фрагмента, поиск в ширину, конвейерная обработка
С. 48—53
УДК 004.056.53
К. А. Щеглов, аспирант, А. Ю. Щеглов, д-р техн. наук, профессор, Исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики, Санкт-Петербург, e-mail: info@npp-itb.spb.ru
Построены марковские модели угрозы атаки на информационную систему, как систему с отказами и восстановлениями характеристики безопасности, а также с фатальным отказом, основанные на рассмотрении угрозы уязвимости в качестве простейшего элемента информационной безопасности при интерпретации угрозы атаки схемой последовательного резервирования угроз уязвимостей. Разработана модель нарушителя на основе введенной характеристики сложности реализации угрозы атаки, интерпретируемой, как вероятностная мера количества информации, которой должен обладать нарушитель в отношении угроз уязвимостей, создающих угрозу атаки, для ее реализации. Построенные модели позволяют рассчитывать параметры и характеристики угрозы атаки без необходимости получения каких-либо экспертных оценок, с использованием исключительно стохастических параметров уязвимостей, в отношении которых существует и непрерывно ведется соответствующая статистика.
Ключевые слова: безопасность, информационная система, угроза атаки, модель, проектирование, потенциальный нарушитель, система защиты информации
С. 54—64
УДК 621.317; УДК 616.127-07
В. Г. Полосин, канд. техн. наук, доц. кафедры "Физика", e-mail: polosin-vitalij@yandex.ru, О. Н. Бодин, д-р техн. наук, проф. кафедры "Информационно-измерительной техники и метрологии", e-mail: bodin_о@inbox.ru, Пензенский государственный университет, Пенза
Энтропийно-параметрический критерий проверки адекватности модели распределения ионных токов миокарда
Рассмотрено описание различных распределений в едином пространстве центрированных оценок коэффициента энтропии и контрэксцесса, приведенных к их средним квадратическим отклонениям. Предложен метод установления справедливости гипотезы распределения на основе энтропийно-параметрического критерия, рассчитанного по выборочным значениям случайных отсчетов потенциала эпикарда. Показано, что в пространстве приведенных оценок энтропийного коэффициента и контрэксцесса возможно установление справедливости распределения на основе контроля энтропийно-параметрического критерия адекватности модели распределения. Получено выражение зависимости значения энтропийно-параметрического критерия от уровня значимости критерия. Данное выражение позволяет оценить адекватность модели распределения ионных токов миокарда для выборки значений ионных токов в выделенной области пространства приведенных оценок энтропийного коэффициента и контрэксцесса.
Ключевые слова: электрокардиосигнал, модель распределения ионных токов миокарда, энтропийно-параметрический критерий, уровень значимости критерия
С. 65—71
УДК 537.877
Н. Т. Абдуллаев1, канд. техн. наук, доц., e-mail: a.namik46@mail.ru, М. М. Гасанкулиева2, диссертант,
1Азербайджанский технический университет
2Азербайджанская государственная нефтяная академия
На основе дискретно фиксируемых временных рядов электрокардиографических сигналов проводится анализ спектральной мощности и переходных разностных моментов второго порядка. Такой анализ позволяет получить информативные диагностические параметры, оценивающие функциональное состояние сердечно-сосудистой системы пациента. Одним из факторов, позволяющих оценить флуктуационную динамику электрокардиограмм и выделить вклад нерегулярностей в анализируемые реальные сигналы, может быть вариация используемых частот дискретизации.
Ключевые слова: фликкер-шумовая спектроскопия, электрокардиография, дифференциальная диагностика, информативные параметры, частота дискретизации сигнала
С. 72—75
УДК 004.934
В. В. Савченко, профессор, зав. каф., e-mail: svv@lunn.ru, Нижегородский государственный лингвистический университет, г. Нижний Новгород
Распознавание речевых команд методом фонетического декодирования слов с подавлением фонового шума
Предложен новый, помехоустойчивый метод фонетического декодирования слов для коммерческих (недорогих и надежных) систем голосового управления робототехникой. В его основу положена идея "исправления" выборочных оценок автокорреляционных матриц гласных фонем путем вычитания из их элементов на главной диагонали оценки дисперсии шумового фона. Показано, что достигаемый эффект состоит в многократном (11,8 дБ и более) увеличении отношения сигнал/шум на входе решающего устройства.
Ключевые слова: речь, распознавание речи, речевая команда, голосовое управление, шум, помехи, борьба с помехами, защита от помех, помехозащищенность
С. 76—80