Архив номеров

Предмет исследования — модели и алгоритмы календарного планирования проектов целевой комплексной программы экологической реабилитации региона, особенностью которой является отсутствие технологических связей между программными проектами. Цель работы состоит в формировании экономико-математической модели определения рациональных сроков выполнения проектов целевой программы экологической реабилитации региона для случая отсутствия технологических зависимостей между проектами, а также в сравнении и совершенствовании алгоритмов календарного планирования проектов. Результатом работы является формирование экономико-математической модели, включающей два критерия (минимизации срока реализации целевой комплексной программы и максимизации прогрессивности достижения ее цели), а также систему ограничений по ежегодной величине объема инвестирования и зависимости между искомыми сроками начала и окончания программных проектов. Рассмотрены два известных варианта алгоритма последовательного назначения проектов в календарный план и модификация алгоритма, позволяющая формировать оптимальный набор проектов для каждого года реализации программы. Предложенная модификация алгоритма с использованием решения задачи поиска оптимального набора критериев удовлетворяет обоим критериям экономико-математической модели. Для проверки работоспособности и результативности анализируемых альтернативных алгоритмов был разработан программный комплекс в VBA-Excel. Приведены численные расчеты применения разработанного алгоритма, показывающие преимущество разработанного алгоритма. Сделаны выводы о целесообразности применения данного алгоритма и возможности его корректировки для учета технологических взаимосвязей между программными проектами, что дает возможность существенно расширить область его применения.

Разработана система управления исследовательскими данными MatInf, ориентированная на поддержку групп исследователей, работающих с большими объемами данных, полученными в ходе высокопроизводительных экспериментов в области неорганического материаловедения. Одной из ключевых особенностей системы является ее архитектура, обеспечивающая полную поддержку пользовательских типов данных, определяемых после развертывания. Это достигается за счет гибкой конфигурации системы, позднего связывания типов данных с веб-сервисами и интеграции механизмов валидации, извлечения и визуализации данных. В рамках работы проведен детальный анализ требований к ­­RDMS, а также сформулированы ключевые задачи, возникшие при разработке. Для их решения применены методы, ранее не использовавшиеся в данном контексте, что составляет научную новизну работы. Для обеспечения гибкости и расширяемости система поддерживает интеграцию с внешними ­­API-сервисами (для пользовательских форматов данных) и предоставляет доступ к данным по ­­API, обеспечивая возможности для интеграции с другими системами, например инструментами машинного обучения. ­­RDMS разработана на основе ­­ASP.Net Core и реляционной ­­СУБД Microsoft ­­SQL Server, что гарантирует ее надежность, производительность и масштабируемость. Приведены примеры использования системы для накопления экспериментальных данных, документирования экспериментов и повышения воспроизводимости исследований. Открытая архитектура и свободное распространение системы делают ее достаточно универсальным инструментом для цифровизации исследований в области неорганического материаловедения, позволяя адаптировать платформу под различные задачи, включая поддержку новых типов данных и интеграцию с внешними аналитическими инструментами. Оригинальность разработки заключается в отсутствии свободно распространяемых альтернативных решений, способных осуществлять типизированное хранение материаловедческих данных (а значит, осуществлять поиск по количественному составу вещества), поддерживать расширяемую систему пользовательских типов и интегрироваться с произвольными форматами исследовательских документов без изменения ядра системы.

В системах наземно-космической интерферометрии с целью улучшения заполнения ­UV-плоскости и качества синтезируемых изображений используются антенные системы, разнесенные между собой и образующие при этом переменные проекции радиобаз «космический аппарат – наземная станция приема информации». Увеличение объемов информации от высокочувствительных приемных устройств приводит к быстрому заполнению бортовой памяти научными данными. Для быстрого считывания данных из бортового запоминающего устройства целесообразно увеличить скорость передаваемых данных на линии ­КА-­НСПИ. Рассмотрен вариант исправления групповых ошибок в канале связи с применением алгоритмов перемежающего безызбыточного кодирования/декодирования, распределенный по линейному и псевдослучайному законам, позволяющим при передаче данных из автономных систем ближнего и дальнего космоса повысить живучесть элементов памяти. Некоторые элементы памяти могут до определенного момента времени быть отключены. Возникающие при этом групповые ошибки возможно в соответствии с алгоритмами перемежения трансформировать в одиночные для исправления последних избыточным помехоустойчивым кодом. При отказе определенных элементов памяти, используя вышеуказанные алгоритмы, можно таким же образом преобразовывать групповые ошибки в одиночные с последующим исправлением. Применение безызбыточных перемежающих кодов при условии нормировки кадра базового пакета позволяет повысить надежность функционирования электронных элементов памяти. В настоящее время развитие компьютерной техники позволяет осуществлять накопление/ввод данных по высокоскоростной шине. Это существенно повышает скорость записи и объем сохраняемых данных. В статье рассмотрен вариант регистрирующей системы, который может использоваться для работы в составе центров приема спутниковой информации и центров обработки радиоастрономических данных. Универсальность данной системы предусматривает возможность встроить видеоконвертор и декодер, а также увеличить ­SSD-массив данных.

Генераторы случайных чисел порождают равномерное распределение чисел, причем между этими числами нет какой-либо зависимости, позволяющей предсказывать порождаемое число лучше, чем случайное угадывание. Такие генераторы применяются в различных задачах, например моделирование или обеспечение информационной безопасности. В качестве генераторов используются аппаратные устройства, преобразующие случайный физический процесс в поток данных. Другим типом генераторов являются программные, которые используют формулу или алгоритм для получения нового числа. Считается, что программные хоть и быстрее работают, но не обладают доказанным свойством случайности. Известен ряд случаев, когда в таких генераторах обнаруживались закономерности, что приводило к отказу от их использования. Для проверки генератора существуют наборы тестов. При успешном прохождении всех тестов генератор рекомендуют к использованию. Целью данной статьи является разработка алгоритма проверки битовых последовательностей на случайность. В настоящей работе предложен новый тест для генераторов случайных чисел, который может быть включен в общий набор статистических тестов, необходимых для проверки. В отличие от известных ранее тестов, базирующихся на энтропийном подходе, новый выявляет автокорреляцию сгенерированных данных. Показано, что предложенный алгоритм позволяет обнаружить отклонения от случайности у генераторов, которые ранее проходили известные статистические тесты. В ходе экспериментов тестировались выходные последовательности шифра, хэш-функции и некоторых генераторов псевдослучайных чисел. Как показал анализ результатов тестирования, некоторые генераторы имеют автокорреляцию в порождаемых данных. В данной работе не делается заявлений относительно уязвимостей шифров, а только ранжируются генераторы относительно друг друга. Идея теста заключается в том, что у любого генератора существует период, когда в последовательности порождены все числа из генерируемого множества (алфавита). В идеальном случае период будет приближаться к размеру алфавита или будет незначительно больше. Однако если некоторые символы повторяются чаще, то период станет значимо возрастать. Другими словами, удлинение периода может свидетельствовать либо об отклонении от равномерного распределения, либо о наличии автокорреляции в порождаемых данных. Последнее является областью интереса авторов статьи. В ходе исследования использовались элементы теории вероятностей и математической статистики. Эксперименты проведены на большом объеме сгенерированной последовательности чисел.

В рамках исследования предложена иерархическая нечеткая продукционная модель, которая позволяет оценивать состояние клиента банковской экосистемы и рассчитывать его кредитный рейтинг. Дополнительно предложенная модель позволяет формировать множество промежуточных оценок. Эти промежуточные оценки получаются на выходе отдельных нечетких продукционных моделей, которые образуют иерархическую структуру. Использование промежуточных оценок позволяет определить группы параметров, которые оказали влияние на значение агрегированной оценки и значение кредитного рейтинга клиента. Если на выходе предложенной модели формируются низкие значения кредитного рейтинга, то для выявления причин начинается анализ промежуточных переменных. В результате анализа формируется набор входных переменных, при помощи которых объясняются причины присвоения определенного кредитного рейтинга. Для корректировки низкого значения кредитного рейтинга производится формирование управляющих воздействий. Особенностью таких воздействий является вовлечение клиента в хозяйственные процессы банковской экосистемы. Проведенный эксперимент подтвердил возможность предложенных теоретических положений распределить объекты анализа по классам состояния и определить для них значения агрегированных оценок в зависимости от различных комбинаций значений входных параметров. Подтверждена возможность использования предложенной модели для объяснения полученных результатов за счет формирования карт состояния клиента и прогнозирования результата применения оказываемых на состояние клиента управляющих воздействий.

При поиске решений нелинейных задач оптимального управления можно столкнуться с трудностями, связанными с наличием локальных экстремумов. Применение традиционных методов оптимизации эффективно в случае выпуклых задач, обладающих тем свойством, что найденный локальный экстремум – глобальный. Поэтому актуальной является разработка методов и алгоритмов решения многоэкстремальных задач оптимального управления. Поскольку работа большинства методов оптимизации зависит от выбора начальных значений оптимизируемых параметров, то предлагается применить метод дифференциальной эволюции. Данный метод оптимизирует набор возможных решений в области допустимых значений искомых параметров, начальные значения которых задаются случайным образом. Целью работы является разработка эволюционного алгоритма поиска решения многоэкстремальной задачи оптимального управления. Преодоление застревания решения в локальном оптимуме возможно с помощью поддержания разнообразия популяции. В случае попадания решения в область локального экстремума при недостаточном заданном количестве итераций алгоритма можно получить неверное решение. Поэтому для выбивания популяции из области локального экстремума предлагается модификация метода дифференциальной эволюции – динамический размер популяции. Если популяция стягивается в область локального экстремума, то происходит незначительное изменение ее средней приспособленности. В этом случае производится удаление векторов-индивидов с наименьшей приспособленностью и добавление новых особей. Проведены вычислительные эксперименты на модельной задаче оптимального управления с невыпуклой областью достижимости. Проведено сравнение работы разработанного эволюционного алгоритма с методом вариаций в пространстве управлений и алгоритмом дифференциальной эволюции с постоянным размером популяции. Продемонстрирована эффективность применения разработанного эволюционного алгоритма при решении многоэкстремальной задачи оптимального управления.

Современные тенденции развития индустрии 4.0 и цифровизации промышленности приводят к созданию сетей различных производственных предприятий, использующих общие цифровые платформы, киберфизические системы, которые формируют индустриальные цифровые экосистемы. Это делает актуальными исследования, направленные на стандартизацию и оптимизацию информационного обмена между субъектами производственных процессов, что имеет ключевое значение для повышения конкурентоспособности и сокращения жизненного цикла продукции. Это приводит к появлению потребности в исследованиях, посвященных разработке методов обеспечения семантической связанности цифровых моделей продуктов, процессов и предприятий в рамках референтных моделей организации процессов, таких как ­RAMI 4.0, в контексте распределенного производства. Целью исследования, описанного в статье, стала разработка метода применения онтологических моделей и баз знаний для проектирования киберфизических систем, соответствующих стандарту ­RAMI 4.0, с акцентом на достижение согласованности, целостности и динамического взаимодействия в цифровых платформах. Объект исследования – киберфизические системы, а предмет – метод их проектирования с использованием онтологий и стандарта ­RAMI 4.0. Основные результаты включают создание системы иерархически связанных онтологий, классификацию свойств и отношений активов в структуре ­RAMI 4.0, разработку структуры предикатов для баз знаний и практическую реализацию метода на платформе «1С: Предприятие». Результаты проведенного исследования обеспечивают унификацию терминологии, повышение эффективности обмена данными и поддержку принятия технических решений при проектировании и использовании киберфизических систем. Новизна предложенного подхода заключается в разработке иерархической системы онтологий, классификации предикатов онтологической модели для применения методов нечеткой логики к задачам формирования баз знаний. Предложенный подход претендует на вклад в развитие системной инженерии, предоставляя теоретическую базу и практические инструменты для цифровизации промышленности и стандартизации взаимодействия предприятий в экосистемах индустрии 4.0, а также открывает перспективы для дальнейших исследований в области интеллектуальных производственных систем.

В работе проводится анализ опыта развития автоматизации информационного обеспечения административного органа территориального управления. Анализ позволил понять, что информационное обеспечение административного управления принципиально отличается от создания информационных систем для промышленных предприятий. На примере конкретной районной администрации показано, что создание единой автоматизированной информационной системы в исходном ее понимании в теории информационных систем невозможно. Приведена реализация концепции «выращивания» системы Ф. Е. Темникова на основе регистрации и анализа поступающих запросов. Идея предложена одним из авторов статьи – руководителем отдела информатизации и связи администрации Калининского района г. Санкт-Петербурга. После накопления большого объема неупорядоченных решений и приобретаемых технических средств предложена и применена с учетом особенностей органа административного управления концепция и модель многоуровневого информационно-управляющего комплекса, обеспечивающая целостное представление о накапливаемом информационном обеспечении. Концепция основана на предложенном одним из авторов статьи определении системы. Предложены методы анализа стратифицированной модели, помогающие корректировать состав и структуру информационно-управляющего комплекса. Рассматриваются перспективы создания системы информационного обеспечения на основе применения сервис-ориентированной архитектуры для сферы административного управления. Актуальность исследования заключается в том, что показана полезность анализа истории развития системы информационного обеспечения конкретной районной администрации города для развития теории создания систем информационного обеспечения административного управления.