Во многих практических сценариях принятие решений исключительно моделью ИИ оказывается нежелательным или даже невозможным, и использование модели ИИ является лишь частью сложного процесса принятия решений, включающего и эксперта-человека. Тем не менее при создании и обучении моделей ИИ этот факт зачастую упускается – модель обучается для самостоятельного принятия решений, а это не всегда является оптимальным. В статье представлен обзор методов, позволяющих учесть совместную работу ИИ и эксперта-человека в процессе конструирования (в частности, обучения) систем ИИ, что более точно соответствует практическому применению модели, позволяет повысить точность решений, принимаемых системой «человек – модель ИИ», а также явно управлять другими важными параметрами системы (например, нагрузкой на человека). Обзор включает анализ современной литературы по заданной тематике по следующим основным направлениям: 1) сценарии взаимодействия человека и модели ИИ и формальные постановки задачи для повышения эффективности системы «человек – модель ИИ»; 2) методы для обеспечения эффективного функционирования системы «человек – модель ИИ»; 3) способы оценки качества совместной работы человека и модели ИИ. Сделаны выводы относительно достоинств, недостатков и условий применимости методов, выявлены основные проблемы существующих подходов. Обзор может быть полезен широкому кругу исследователей и специалистов, занимающихся применением ИИ для поддержки принятия решений.
Обоснован общий подход к моделированию случайных процессов обслуживания в условиях возмущений и неопределенности исходных данных. Предложен композиционный подход построения имитационных моделей массового обслуживания с параметрической неопределенностью на основе распределений фазового типа и фазовых функций. Проведены расчет и сравнение характеристик разработанных имитационных моделей с аналитическими решениями для подтверждения их эффективности и точности. Освещена проблематика неопределенности исходных данных и их влияние на моделирование систем обслуживания. Подчеркивается важность учета параметрической неопределенности в имитационных моделях для повышения их адекватности и применимости на практике. Проведенное исследование включает описание общего подхода к моделированию случайных процессов обслуживания с неопределенностью, а также методологические основы применения фазовых распределений и функций в композиционном моделировании. Рассмотрены четыре класса моделей обслуживания, отличающихся типом интегрального ядра и фазовой функции, что позволяет реализовать разнообразие случайных процессов обслуживания с учетом их особенностей и условий их возникновения. Проведен анализ модели с экспоненциальным интегральным ядром и различными видами фазовых функций, что демонстрирует гибкость и широкие возможности предложенного композиционного подхода к изучению и моделированию систем обслуживания. Представлены результаты имитационного моделирования, подтверждающие аналитические исследования и показывающие применимость и эффективность разработанного подхода при построении и анализе моделей систем обслуживания со случайными параметрами. Отмечается практическая значимость композиционного метода для проектирования и модернизации информационно-вычислительных систем на различных этапах их развития с учетом неопределенности исходных данных. Рассмотрены примеры расчета характеристик элементов архитектуры АСУ железнодорожного транспорта обработки информации в среде имитационного моделирования GPSS World для сетевого узла и сетевой модели массового обслуживания сегмента. Работа ориентирована на развитие методов имитационного моделирования систем массового обслуживания и открывает новые перспективы для их исследования и оптимизации в условиях неопределенности исходных параметров.
В статье описывается метод динамической актуализации формальной модели процессов для отладки и верификации программного обеспечения микроконтроллеров на этапе натурных испытаний. Предлагаемый метод разработан на основе методов интеллектуального анализа процессов. Рассматриваемый подход отличается от предыдущих, поскольку реализует запись наблюдаемого поведения в виде формальной модели и обновляет её в процессе функционирования системы в реальном времени. Это позволяет существенно экономить ресурсы памяти для ведения журналов событий, сохранять причинно-следственную связь между событиями и организовывать наблюдение за системами, когда доступ к ним невозможен длительное время. Эффективность предлагаемого метода продемонстрирована с использованием отладочной платы на базе микроконтроллера STM32F103C8T. Описанный пример подтверждает применимость разработанного метода для систем с ограниченными ресурсами. Метод применим для систем с памятью в десятки КБ и работающих на частоте единиц МГц.
Предлагаемый метод был реализован в виде библиотеки на языке С. Для оценки эффективности метода он сравнивался с подходом на базе накопления журнала событий и постобработкой с построением формальной модели. Проведена оценка времени добавления события в систему, времени актуализации модели и необходимого объема требуемой памяти для хранения информации о поведении системы.
Применение предлагаемого метода позволяет с прогнозируемыми заранее затратами памяти и быстродействием получить модели процессов во встроенных системах по журналу событий даже на относительно ограниченных по ресурсам микроконтроллерах. Полученную формальную модель наблюдаемого поведения можно сравнить с моделью ожидаемого поведения и провести верификацию программного обеспечения встроенных систем. С использованием формальной модели наблюдаемого поведения можно также определять достижимость отдельных состояний системы, устанавливать причины сбоев и реализовывать различные механизмы управления резервированием с отслеживанием причин перехода между состояниями системы.
В статье рассмотрена разработка математического обеспечения для восстановления значений отсчетов дискретной последовательности, которая была получена в результате равномерной дискретизации непрерывного во времени сигнала. Задача восстановления решается исходя из того, что сигнал можно рассматривать как стационарный или стационарный хотя бы в широком смысле (квазистационарный). Разработка математического обеспечения для восстановления значений отсчетов сигнала осуществлена на основе построения модели скользящего среднего и оценки корреляционной связи отсчетов сигнала во времени при прямом и обратном прогнозировании. Необходимая для восстановления значений отсчетов выборка оценок корреляционной функции сигнала вычисляется по отсчетам с известными значениями. С учетом выполнения условия стационарности сигнала это можно сделать на любом участке последовательности независимо от места нахождения восстанавливаемого участка. Полученные оценки отсчетов корреляционной функции могут использоваться как для прямого, так и для обратного прогнозирования. При этом даже если необходимо восстановить несколько проблемных участков, достаточно только один раз вычислить необходимую для их восстановления выборку оценок корреляционной функции. На основе полученного математического решения поставленной задачи разработано алгоритмическое обеспечение. Тестовые испытания и функциональные проверки алгоритмического обеспечения были осуществлены на основе имитационного моделирования с использованием модели сигнала, представляющей собой аддитивную сумму гармонических компонент со случайными начальными фазами. Полученные результаты показали, что вычисление оценок значений утраченных отсчетов осуществляется с достаточно низкой погрешностью, как при прямом, так и при обратном прогнозировании, а также при их совместном использовании. На практике выбор алгоритма восстановления последовательности на основе прямого или обратного прогнозирования будет определяться исходя из реальных условий. В частности, если предыдущих отсчетов с известными значениями недостаточно для прямого прогнозирования, то осуществляется процедура обратного прогнозирования и наоборот. Разработанное алгоритмическое обеспечение может быть реализовано в виде метрологически значимого программного обеспечения для многофункциональных систем цифровой обработки сигналов.
Целью данного исследования является определение связи энтропии временных параметров сигналов в робастной системе управления с величиной дискретизации системного времени (в развитие работ trspy 1185, trspy 1274). В качестве примера объекта исследования рассмотрен процесс и его сигналы экстренного торможения высокоскоростного состава при наличии скольжения колёс по рельсам. Решена задача нахождения абсолютной погрешности ступенчатой и линейной интерполяции сигнала управления по равномерным выборкам из него с применением моделей составных гармонических полуволн. Предварительно, при обследовании объекта управления, определяются максимальные величины параметров сигнала и полуволн: скорость, ускорение и резкость. Параметры спектра отсутствуют по причине большой инерционности объектов управления, процессов и сигналов. Для определения величин интервалов равномерной дискретизации времени рассмотрены две группы моделей «гармонических полуволн». Первая группа моделей описывается гармоническими функциями времени, параметры которых согласованы. Вторая группа моделей описывается составными гармоническими функциями времени, тем самым согласуются временные параметры сигналов. Доказано, что при увеличении энтропии максимальных величин параметров сигналов увеличивается величина интервала дискретизации времени без увеличения погрешности интерполяции. Таким образом, величина энтропии параметров сигналов служит индикатором их рассогласованности. Приведены результаты моделирования и графики, полученные в среде математического пакета MathCAD. Результаты предназначены для оптимизации загрузки задачами ввода и первичной обработки информации процессоров в робастных системах автоматики реального времени, например, используемых для управления высокоскоростными поездами при штатном экстренном торможении и экстренном торможении в условиях скольжения или юза.
Распознавание движений при прыжках с помощью видео является значительным вкладом, поскольку оно значительно влияет на интеллектуальные приложения и будет широко применяться в жизни. Этот метод может быть использован для обучения будущих танцоров с использованием инновационных технологий. Сложные позы будут повторяться и совершенствоваться с течением времени, что снизит нагрузку на инструктора при многократном выполнении. Танцоров также можно воссоздать, удалив элементы из их изображений. Распознавать движения танцоров, проверять и корректировать их позы, и еще одним важным аспектом является то, что наша модель может извлекать когнитивные функции для эффективной оценки и классификации, а глубокое обучение в настоящее время является одним из лучших способов сделать это для возможностей коротких видеороликов. Кроме того, при оценке качества видеозаписи выступления точность выполнения каждого танцевального шага является сложной проблемой, когда глаза судей не могут на 100% сфокусироваться на танце на сцене. Более того, танцы на видео сегодня представляют большой интерес для ученых, поскольку технологии все больше развиваются и становятся полезными для замены людей. Основываясь на реальных условиях и потребностях Вьетнама. В этой статье мы предлагаем метод, заменяющий ручную оценку, и наш подход используется для оценки танца с помощью коротких видеороликов. Кроме того, мы проводим танцевальный анализ с помощью коротких видеороликов, применяя таким образом такие методы, как глубокое обучение, для оценки и сбора данных, на основе которых можно делать точные выводы. Эксперименты показывают, что наша оценка является относительно точной, когда рассчитываются значения точности и F1-балла. Точность составляет более 92,38% и 91,18% F1-балла соответственно. Это демонстрирует, что наш метод хорошо и точно работает при анализе оценки танца.
Беспроводные сенсорные сети (WSN) подвергались нескольким различным проблемам безопасности и атакам, связанным со сбором и отправкой данных. В этом сценарии одной из наиболее распространенных атак WSN, которая может быть нацелена на любой уровень стека протоколов, является атака типа «отказ в обслуживании» (DoS). Текущее исследование предлагает различные стратегии обнаружения атаки в сети. Однако у него есть проблемы с классификацией. Поэтому в этом исследовании для решения этой проблемы была предложена эффективная система обнаружения вторжений на основе ансамблевого глубокого обучения для выявления атак в сети WSN. Предварительная обработка данных включает преобразование качественных данных в числовые с использованием метода One-Hot Encoding. После этого был проведен процесс нормализации. Затем предлагается выбрать лучшее подмножество функций с помощью Manta-Ray Foraging Optimization. Затем метод передискретизации синтетического меньшинства (SMOTE) создает новую выборку меньшинства для балансировки обработанного набора данных. Наконец, предлагается классификатор CNN-SVM для классификации видов атак. Метрики Точность, F-мера, Прецизионность и Отзыв использовались для оценки результатов 99,75%, 99,21%, 100% и 99,6% соответственно. По сравнению с существующими подходами предложенный метод оказался чрезвычайно эффективным при обнаружении DoS-атак в WSN.
Современные методы планирования процессов в конвейерных системах с буферами определенного размера между обрабатывающими приборами позволяют оптимизировать расписания выполнения единичных заданий либо фиксированных пакетов заданий при их ограниченном количестве и ограниченном количестве приборов. Применение математических моделей процессов выполнения единичных заданий (пакетов заданий), используемых этими методами, при оптимизации составов пакетов и расписаний их выполнения в системах с произвольным количеством пакетов и приборов является невозможным. В то же время математические модели процессов выполнения пакетов заданий в конвейерных системах при наличии буферов ограниченных размеров между приборами являются основой для разработки методов оптимизации их (пакетов) составов и расписаний реализации действий с ними на приборах конвейерных систем. В связи с этим в статье разработаны математические модели многостадийных процессов выполнения произвольного количества пакетов заданий в конвейерных системах при наличии промежуточных буферов ограниченных размеров для двух и трех приборов, а также для произвольного количества приборов. Использование этих моделей позволяет определять моменты времени начала выполнения пакетов заданий на приборах конвейерных систем с учетом ограниченных размеров промежуточных буферов, а также длительности интервалов времени использования этих ресурсов и эффективность их использования в течение времени. Также разработан алгоритм математического моделирования процессов выполнения пакетов заданий в конвейерных системах при наличии промежуточных буферов ограниченных размеров, осуществляющий на основе заданного порядка реализации действий с пакетами заданий на приборах конвейерных систем вычисление временных характеристик этих процессов. Осуществлена разработка приложения, реализующего синтезированные математические модели процессов выполнения пакетов заданий в конвейерных системах с промежуточными буферами ограниченных размеров и соответствующий метод моделирования этих процессов. Разностороннее тестирование разработанного приложения показало, что полученные математические модели и метод моделирования адекватно описывают ход многостадийных процессов выполнения пакетов заданий в конвейерных системах, задаваемый с использованием различных значений их (процессов) параметров.
Статья посвящена оригинальным математическим моделям боевых действий, разработанным в России в начале XX века. Одной из первых работ, в которой излагались подходы к математическому моделированию боевых действий, можно считать статью Я. Карпова «Тактика крепостной артиллерии», опубликованную в 1906 году. В ней рассматривалась задача обороны крепости от атакующих пехотных цепей противника. Исходя из идеи непреодоления атакующими рубежа обороны, были получены математические соотношения, увязывающие параметры выстрела заряда шрапнели с перемещениями пехотинца. Аналогичным образом рассматривалась задача использования для обороны крепости пулемета. Проанализировав полученные соотношения, Я. Карпов пришел к выводу, что все средства обороны крепости можно соотнести через длину обороняемого этим средством участка. Идеи Я. Карпова развил П. Никитин. Им был рассмотрен широкий спектр средства поражения. Опираясь на результаты проведенных исследований, автором сделаны рекомендации по распределению сил и средств при обороне крепостей. М. Осипов в 1915 году опубликовал яркие и самобытные модели двухсторонних боевых действий, на год раньше известной теории Ланчестера. Суммируя численности сражающихся сторон на бесконечно малых интервалах времени, а затем, переходя к пределам, он получает линейный и квадратичный законы влияния соотношения численности сражающихся сторон на их потери, исследует разнородные средства поражения. Все это проверяется практикой различных сражений. М. Осипов показал, что коэффициенты в законах потерь зависят от выучки личного состава, рельефа местности, наличия укреплений, морально-психологического состояния войск и т.д. Опираясь на результаты математического моделирования, М. Осипов впервые обосновал ряд положений военного искусства. Он показал, что ни линейный, ни квадратичный законы потерь в общем случае не соответствуют практике проведенных сражений. Для удобства использования при том уровне развития вычислительной техники и для получения более достоверного результата М. Осипов предлагал использовать в законах потерь степень «три вторых», хотя сам понимал ее приближенный характер. Много внимания уделено проблеме авторства, поискам прототипа создателя первой двухсторонней модели боевых действий, применению теории для решения современных прикладных задач.
В статье разработано вычислительно эффективное алгоритмическое решение задачи оптимальной нелинейной фильтрации оценок информационного воздействия в обобщенной стохастической модели информационного противоборства. Сформированное решение применимо при наличии разнородных правил измерения параметров модели информационного противоборства, на основании которых формируется пара систем стохастических дифференциальных уравнений. Оценка информационного воздействия в модели оптимальной нелинейной фильтрации выполняется по критерию максимального правдоподобия по определяемой эволюции апостериорной условной функции плотности вероятности на заданном интервале наблюдения. Нахождение апостериорной условной функции плотности вероятности в заданный момент времени осуществляется с учетом теоремы сложения вероятностей, как вероятность суммы двух совместных событий, функции плотности которых устанавливаются из численного решения соответствующих робастных уравнений Дункана-Мортенсена-Закаи. Для первого события полагается, что первая система стохастических дифференциальных уравнений является уравнением состояния, а вторая - уравнением наблюдения. Для второго события устанавливается их определение в обратном порядке. Решение робастного уравнения Дункана-Мортенсена-Закаи выполнено в постановке спектрального метода Галёркина при дискретизации интервала наблюдения на подынтервалы и сведении исходного решения к численному рекуррентному исследованию последовательности подзадач по так называемому Yau-Yau’s алгоритму, предполагающему оценку вероятностной меры из решения прямого уравнения Колмогорова при ее последующей коррекции по наблюдению. Для выделения особенностей алгоритмической реализации составленного решения сформирован алгоритм оптимальной нелинейной фильтрации оценок информационного воздействия в обобщенной стохастической модели информационного противоборства при уточнении листинга исполняющей его функции, который представлен псевдокодом. Для выявления предпочтительности составленного алгоритмического решения по оптимальной нелинейной фильтрации оценок информационного воздействия проведена серия вычислительных экспериментов на тестовых выборках большого объема. Результат оценки информационного воздействия, получаемый по предложенному алгоритму, сравнен с определяемым решением: 1) по средневыборочным значением из моделей наблюдения; 2) ансамблевым расширенным фильтром Калмана; 3) алгоритмом фильтрации, предполагающим численное исследование уравнения Дункана-Мортенсена-Закаи. По проведенному апостериорному исследованию выделены количественные показатели, устанавливающие выигрыш составленного алгоритма и границы его применимости.
Рассматривается модель олигополии с произвольным числом рациональных агентов, рефлексирующих по Курно или Штакельбергу, в условиях неполной информации для классического случая линейных функций издержек и спроса. Исследуется проблема достижения равновесия на основе математического моделирования процессов принятия агентами решений. Работы в этом направлении являются актуальными ввиду значимости понимания процессов, происходящих на реальных рынках, и сближения с ними теоретических моделей. В рамках динамической модели рефлексивного коллективного поведения каждый агент в каждый момент времени корректирует свой объем выпуска, делая шаг в направлении выпуска, максимизирующего его прибыль при ожидаемом выборе конкурентов. Допустимая величина шага задается диапазоном. В данной статье ставится и решается задача поиска диапазонов допустимых шагов агентов, которые формулируются как условия, гарантирующие сходимость динамики к равновесию. Новизну исследования определяет использование в качестве критерия сходимости динамики нормы матрицы перехода погрешностей от t -го к ( t +1)-му моменту времени. Показано, что динамика сходится, если норма меньше единицы, начиная с некоторого момента времени, и невыполнение этого критерия особенно проявляет себя при разнонаправленном выборе, когда одни агенты выбирают «большие» шаги движения к своим текущим целям, другие, наоборот, – «малые» шаги. Невыполнение критерия также усиливается с ростом рынка. Установлены общие условия на диапазоны сходимости динамики для произвольного числа агентов и предложен метод построения максимальных таких диапазонов, что также составляет новизну исследования. Представлены результаты решения указанных задач для частных случаев олигополии, которые являются наиболее широко распространенными на практике.
На сегодняшний день вопросы, связанные с обеспечением безопасности БПЛА, весьма актуальны. Исследователям необходимо разрабатывать новые методы защиты для своевременного обнаружения атаки и реализации мер по смягчению ее последствий. В работе авторы предлагают новую концепцию обнаружения атак «изнутри» БПЛА. Идея состоит в анализе киберфизических параметров БПЛА, которые могут указывать на атаку и ее возможные последствия. Было определено, что для обнаружения атаки и определения последствий, к которым она может привести, необходимо контролировать не только исходные параметры, но и внутренние кибер-физические параметры БПЛА. Это позволит спрогнозировать возможные последствия нападения и принять экстренные меры. Проработана схема влияния атаки на БПЛА и взаимосвязь с инцидентами безопасности, построенная с использованием онтологического подхода. Рассмотрены две основные сущности БПЛА - физические и цифровые аспекты БПЛА. Также показаны примеры цепочек атак, приводящие к различным последствиям. В обзорной части выполнен анализ методов и алгоритмов обнаружения спуфинговых атак с использованием генераторов данных, на основании которого сделаны выводы об их достоинствах и недостатках. Далее, на основании проведенных экспериментов, авторы предлагают метод оценки качества данных и метод генерации аномальных наборов данных, похожих на реальные данные об атаках, которые могут применяться для разработки и тестирования методов обнаружения и блокирования атак. Описана архитектура экспериментального стенда, который был использован в рамках натурного моделирования. На данном стенде, предназначенном для разбора атак с подменой GPS (GPS-спуфинг), проходила отработка нескольких сценариев нормального полета, а затем нескольких сценариев атаки. По результатам проведенных экспериментов был предложен метод, позволяющий имитировать данные, соответствующие атаке, с требуемой точностью. Также был предложен метод оценки качества сгенерированных данных.
В работе выполнен анализ современного состояния проблемы извлечения знаний из клинических рекомендаций, представленных в виде слабоструктурированных корпусов текстовых документов на естественном языке с учетом их периодического обновления. Рассматриваемые методы интеллектуального анализа накопленных массивов медицинских данных позволяют автоматизировать ряд задач, направленных на повышение качества медицинской помощи за счет значимой поддержки принятия решений в процессе диагностики и лечения. Выполнен обзор известных публикаций, освещающий подходы к автоматизации построения нейросетевых языковых моделей, онтологий и графов знаний в задачах семантического моделирования проблемно-ориентированного корпуса текстов. Представлена структурно-функциональная организация системы извлечения знаний и автоматического построения онтологии и графа знаний проблемно-ориентированного корпуса для конкретной предметной области. Рассмотрены основные этапы извлечения знаний и динамического обновления графа знаний: извлечение именованных сущностей, семантическое аннотирование, извлечение терминов, ключевых слов, тематическое моделирование, идентификация тем и извлечение отношений. Формализованное представление текстов получено с помощью предобученной модели-трансформера BERT. Использовано автоматическое выделение триплетов «объект»-«действие»-«субъект» на основе частеречной разметки корпуса текстов для построения фрагментов графа знаний. Проведен эксперимент на корпусе медицинских текстов заданной тематики (162 документа обезличенных историй болезни пациентов педиатрического центра) без предварительной разметки с целью проверки предложенного решения по извлечению триплетов и конструирования на их основе графа знаний. Анализ экспериментальных результатов подтверждает необходимость более глубокой разметки корпуса текстовых документов для учета специфики медицинских текстовых документов. Показано, что модели общего назначения не позволяют приблизиться по качеству выделения именованных сущностей к специализированным моделям, однако, позволяют предварительно разметить корпус для дальнейшей верификации и уточнения разметки (оценка F1-меры для модели общего назначения – 20,4% по сравнению с вариантом использования словаря – 16,7%). Для неразмеченного корпуса текстов предложенное решение демонстрирует удовлетворительную работоспособность ввиду выделения атомарных фрагментов, включаемых в автоматически формируемую онтологию.
Компьютерные сети основаны на технологии, обеспечивающей техническую инфраструктуру, в которой протоколы маршрутизации используются для передачи пакетов через Интернет. Протоколы маршрутизации определяют, как маршрутизаторы взаимодействуют друг с другом путем распространения информации. Они используются для описания того, как маршрутизаторы взаимодействуют друг с другом, изучения доступных маршрутов, построения таблиц маршрутизации, принятия решений о маршрутизации и обмена информацией между соседями. Основная цель протоколов маршрутизации — определить наилучший маршрут от источника к месту назначения. Частный случай протокола маршрутизации, работающего в автономной системе, называется протоколом внутренней маршрутизации (IGP — Internal Gateway Protocol). В статье анализируется проблема правильного выбора протокола маршрутизации. Open Shortest Path First (OSPF) и Enhanced Internal Gateway Routing Protocol (EIGRP) считаются ведущими протоколами маршрутизации для приложений реального времени. Для этого их выбирают для изучения. Основной целью исследования является сравнение предложенных протоколов маршрутизации и их оценка на основе различных показателей производительности. Эта оценка осуществляется теоретически – путем анализа их характеристик и действия, и практически – посредством имитационных экспериментов. После изучения литературы определяются сценарии моделирования и количественные показатели, по которым сравнивается производительность протоколов. Во-первых, сетевая модель с OSPF разрабатывается и моделируется с помощью симулятора OPNET Modeler. Во-вторых, EIGRP реализован в том же сетевом сценарии, и выполняется новое моделирование. Реализация сценариев должна собрать необходимые результаты и проанализировать работу двух протоколов. Данные должны быть получены, а оценка и вывод должны быть сделаны в отношении определенных количественных показателей.
Современные модели искусственного интеллекта развиваются в парадигме чёрного ящика, когда значима только информация на входе и выходе системы, тогда как внутренние представления интерпретации не имеют. Такие модели не обладают качествами объяснимости и прозрачности, необходимыми во многих задачах. Статья направлена на решение данной проблемы путём нахождения семантических факторов Ч. Осгуда в базовой модели машинного обученния word2vec, представляющей слова естественного языка в виде 300-мерных неинтерпретируемых векторов. Искомые факторы определяются на основе восьми семантических прототипов, составленных из отдельных слов. Ось оценки в пространстве word2vec находится как разность между положительным и отрицательным прототипами. Оси силы и активности находятся на основе шести процессно-семантических прототипов (восприятие, анализ, планирование, действие, прогресс, оценка), представляющих фазы обобщённого кругового процесса в данной плоскости. Направления всех трёх осей в пространстве word2vec найдены в простой аналитической форме, не требующей дополнительного обучения. Как и ожидается для независимых семантических факторов, полученные направления близки к попарной ортогональности. Значения семантических факторов для любого объекта word2vec находятся с помощью простой проективной операции на найденные направления. В соответствии с требованиями к объяснимому ИИ, представленный результат открывает возможность для интерпретации содержимого алгоритмов типа ``чёрный ящик'' в естественных эмоционально-смысловых категориях. В обратную сторону, разработанный подход позволяет использовать модели машинного обучения в качестве источника данных для когнитивно-поведенческого моделирования.
В работе предлагается подход к оцениванию параметров нелинейных динамических моделей с помощью концепции Рандомизированного машинного обучения (РМО), основанной на переходе от детерминированных моделей к случайным (со случайными параметрами) с последующим оцениванием вероятностных распределений параметров и шумов по реальным данным. Главной особенностью данного метода является его эффективность в условиях малого количества реальных данных. В работе рассматриваются модели, сформулированные в терминах обыкновенных дифференциальных уравнений, которые преобразуются к дискретному виду для постановки и решения задачи энтропийной оптимизации. Применение предлагаемого подхода демонстрируется на задаче прогнозирования общего количества инфицированных COVID-19 с помощью динамической эпидемиологической модели SIR. Для этого в работе строится рандомизированная модель SIR (R-SIR) с одним параметром, энтропийно-оптимальная оценка которого реализуется его функцией плотности распределения вероятностей, а также функциями плотности распределения вероятностей измерительных шумов в точках, в которых производится обучения. Далее применяется техника рандомизированного прогнозирования с фильтрацией шумов, основанная на генерации соответствующих распределений и построении ансамбля прогнозных траекторий с вычислением средней по ансамблю траектории. В работе реализуется вычислительный эксперимент с использованием реальных оперативных данных о заболеваемости в виде сравнительного исследования с известным методом оценивания параметров модели, основанным на методе наименьших квадратов. Полученные в эксперименте результаты демонстрируют существенное снижение средне-абсолютной процентной ошибки (MAPE) при по отношению к реальным наблюдениям на интервале прогноза, что показывают работоспособность предложенного метода и его эффективность в задачах рассматриваемого в работе типа.
Рассматриваются варианты применения сегментной спайковой модели нейрона с возможностью структурной адаптации для решения задач классификации. Проводится анализ современного состояния спайковых нейронных сетей. Делается вывод о крайне низком количестве работ по исследованию сегментных моделей нейрона. В качестве модели нейрона для данной работы обосновывается выбор сегментной спайковой модели. Приводится краткое описание такой модели, отмечены её основные особенности, позволяющие производить её структурное реконфигурирование. Описывается способ структурной адаптации модели ко входному паттерну импульсов. Приводится общая схема организации сегментных спайковых нейронов в сеть для решения задачи классификации. В качестве кодирования числовой информации в паттерны импульсов выбирается временное кодирование. Приводятся краткие результаты экспериментов по решению задачи классификации на общедоступных наборах данных ( Iris , MNIST). Делается вывод о сопоставимости полученных результатов с результатами, полученными классическими методами. Кроме того, приводится подробное пошаговое описание экспериментов по определению состояния телеуправляемого необитаемого подводного аппарата: определение расстояния такого аппарата до дна и определение характера его движения. Показано соответствие полученных результатов реальному состоянию телеуправляемого необитаемого подводного аппарата. Сделан вывод о перспективности применения спайковых сегментных моделей нейрона с возможностью структурной адаптации при решении задач классификации. Рассмотрены дальнейшие перспективные продолжения исследований основанных на сегментных спайковых моделях нейрона.
Системы распределения воды представляют собой критическую инфраструктуру. Эти архитектуры очень важны, и нестандартное поведение может отразиться на безопасности человека. Фактически, злоумышленник, получивший контроль над такой архитектурой, может нанести множество повреждений как инфраструктуре, так и людям. В этой статье мы предлагаем подход к выявлению нестандартного поведения, ориентированного на системы распределения воды. Разработанный подход рассматривает формальную среду проверки. Журналы, полученные из систем распределения воды, анализируются в формальную модель, и, используя временную логику, мы характеризуем поведение системы распределения воды во время атаки. Оценка, относящаяся к системе распределения воды, подтвердила эффективность разработанного подхода при выявлении трех различных нестандартных режимов работы.
Рассматривается олигополия с произвольным числом лидеров по Штакельбергу в условиях неполной, асимметричной информированности агентов и неадекватности предсказаний ими действий конкурентов. Исследуются модели процессов принятия агентами индивидуальных решений. Теоретической основой для построения и аналитического исследования моделей процессов являются теория рефлексивных игр и теория коллективного поведения. Они дополняют друг друга тем, что рефлексивные игры позволяют использовать процедуры коллективного поведения и результаты размышлений агентов, приводящие к равновесию Нэша. Динамический процесс принятия решений рассматривается как повторяемые статические игры на диапазоне допустимых ответов агентов на ожидаемые действия окружения с учетом в каждой игре реальных экономических ограничений и конкурентоспособности. Каждый рефлексирующий агент в каждой игре рассчитывает свое текущее положение цели и изменяет свое состояние, делая шаги в направлении текущего положения цели так, чтобы получить положительную собственную прибыль или минимизировать потери. Основным результатом работы являются достаточные условия сходимости процессов в дискретном времени для случая линейных издержек агентов и линейного спроса. Получены новые аналитические выражения для диапазонов величин текущих шагов агентов, при которых гарантируется сходимость моделей коллективного поведения к статичному равновесию Нэша. Что позволяет каждому агенту максимизировать собственную прибыль, предполагая полное (совершенное) знание среди агентов. Анализируются также процессы, когда агент выбирает свой наилучший ответ. Последние могут не давать сходящиеся траектории. Подробно обсуждается случай дуополии в сравнении с современными результатами. Приведены необходимые математические леммы, утверждения и их доказательства.
Для расчета оптимального управления требуется достоверная математическая модель объекта управления. В дальнейшем при реализации расчетных управлений на реальном объекте эта же модель может быть использована в навигации робота для прогнозирования его положения и корректировки показаний сенсоров, поэтому важно, чтобы модель достаточно адекватно отражала динамику объекта. Вывод модели часто требует значительного времени и иногда даже невозможен с использованием традиционных методов. Ввиду все большего разнообразия и чрезвычайно сложной природы объектов управления, включая разнообразие современных робототехнических систем, все большую актуальность приобретает задача идентификации, которая позволяет построить математическую модель объекта управления, имея входные и выходные данные о системе. Идентификация нелинейной системы представляет особый интерес, так как большинство реальных систем имеют нелинейную динамику. И если раньше идентификация модели системы заключалась в подборе оптимальных параметров для выбранной структуры, то появление современных методов машинного обучения открывает более широкие перспективы и позволяет автоматизировать сам процесс идентификации. В настоящей работе в качестве объекта управления рассматривается колесный робот с дифференциальным приводом в симуляционной среде Gazebo, которая на сегодняшний день является наиболее популярным программным пакетом при разработке и моделировании робототехнических систем. Математическая модель робота заранее неизвестна. Основная проблема заключается в том, что существующие математические модели не соответствуют реальной динамике робота в симуляторе. В работе рассматривается решение задачи идентификации математической модели объекта управления с помощью машинного обучения на основе нейронной сети. Представлен новый смешанный подход, основанный на использовании известных простых моделей объектов и идентификации неучтенных динамических свойств объекта с помощью нейронной сети на основе обучающей выборки. Для формирования обучающих данных был написан программный пакет, автоматизирующий процесс сбора с помощью двух ROS-узлов. Для обучения нейросети использовался фреймворк PyTorch и был создан программный пакет с открытым исходным кодом. Далее идентифицированная модель объекта используется для расчета оптимального управления. Результаты вычислительного эксперимента демонстрируют адекватность и работоспособность полученной модели. Представленный подход на основе комбинации известной математической модели и дополнительной идентифицированной нейросетевой модели позволяет использовать преимущества накопленного физико-математического аппарата и повысить его эффективность и точность за счет использования современных средств машинного обучения.
В статье описаны результаты обработки статистических данных из открытых источников по развитию эпидемии COVID-19 и выполненного исследования по определению места и времени начала ее в России. В интересах предлагаемого исследования дан обзор существующих моделей процессов развития эпидемии и методов решения прямых и обратных задач его анализа. Предложена модель развития эпидемии COVID-19 в сети из девяти городов России: Москва, Санкт-Петербург, Нижний Новгород, Ростов-на-Дону, Краснодар, Екатеринбург, Новосибирск, Хабаровск, Владивосток. Города выбраны как по географическому положению, так и по количеству населения в них. Модель состоит из двадцати семи дифференциальных уравнений. Разработан алгоритм обратного анализа модели эпидемии. В качестве исходных данных для решения задачи выступали сведения по численности населения городов, интенсивности переходов процесса из одних состояний в другие, а также данные по инфицированности населения на заданные моменты времени. В статье также приводятся результаты детального анализа подходов решения к моделированию развития эпидемий по видам моделей (базовая модель SEIR, модель SIRD, адаптивная поведенческая модель, модифицированные SEIR-модели), и по странам (в Польше, во Франции, Испании, Греции и других), а также обзор прикладных задач, которые можно решить, используя моделирование распространения эпидемий. Рассматриваются дополнительные параметры среды, которые влияют на моделирование распространения эпидемий и могут учитываться для повышения точности результатов. По результатам моделирования установлены наиболее вероятные города-источники начала эпидемии в России, а также момент ее начала. Достоверность полученных оценок во многом определяется достоверностью использованных статистических данных по развитию COVID-19, находящихся в открытом доступе.
Рассмотрена задача анализа характеристик процесса передачи информации многоэлементными системами связи в условиях многолучевого канала распространения сигнала. Для обобщения эффектов распространения была выбрана модель канала κ–μ с коррелированными затенениями, а в качестве используемой технологии организации многоэлементной системы – SIMO система, использующая дифференциально-взвешенное комбинирование сигнала на приёмной стороне. Для описания характеристик процесса передачи информации использовался подход на основе статистик высшего порядка эргодической пропускной способности. В рамках исследования были получены аналитические выражения для статистик произвольного порядка для рассматриваемой модели канала. Проведён анализ поведения первых четырёх статистик (эргодической пропускной способности, величины надёжности, коэффициентов асимметрии и эксцесса) в зависимости от характеристик канала (количества многопутевых кластеров распространения, доли мощности, приходящейся на доминантные компоненты, степени затенения доминантных компонент и коэффициента корреляции затенений). В рамках исследования были рассмотрены 4 ситуации поведения исследуемой модели канала, существенно различающиеся по своим свойствам. Отмечено, что в отличие от пропускной способности, статистики высшего порядка оказываются существенно более чувствительными к параметрам канала и, как следствие, являются более значимыми индикаторами флуктуации скорости передачи информации в канале связи. Обнаружено наличие ярко выраженного экстремума (минимума) зависимости надёжности эргодической пропускной способности от среднего соотношения сигнал/шум, что с практической точки зрения важно учитывать при предъявлении требований к величине отношения сигнал/шум в канале, обеспечивающей желаемое качество функционирования системы связи.
Предлагается новый быстрый метод регистрации движения глаз в режиме реального времени на основе исследования гранично-ступенчатой модели полутонового изображения оператором Лапласиан – Гауссиана и нахождения нового предложенного дескриптора накопленных разностей (идентификатора точек), который отображает меру равноудаленности каждой точки от границ некоторой относительно монотонной области (например, зрачок глаза). Работа данного дескриптора исходит из предположения о том, что зрачок в кадре является наиболее округлой монотонной областью, имеющей высокий перепад яркости на границе, пиксели области должны иметь интенсивность меньше заранее заданного порога (но при этом зрачок может не являться самой темной областью на изображении). Учитывая все вышеперечисленные характеристики зрачка, дескриптор позволяет достичь высокой точности детектирования его центра и размера в отличии от методов, основанных на пороговой сегментации изображения, опирающихся на предположение о зрачке как наиболее темной области, морфологических методов (рекурсивная морфологическая эрозия), корреляционных или методов, исследующих только граничную модель изображения (преобразование Хафа и его вариации с двумерным и трехмерным пространствами параметров, алгоритм Starburst, Swirski, RANSAC, ElSe). Исследована возможность представления задачи трекинга зрачка как задачи многомерной оптимизации и ее решение неградиентным методом Хука –Дживса, где в качестве целевой функции выступает функция, выражающая дескриптор. При этом отпадает необходимость в вычислении дескриптора каждой точки изображения (составления специальной аккумуляторной функции), что значительно ускоряет работу метода. Проведен анализ предложенных дескриптора и метода, а также разработан программный комплекс на языке Python 3 (визуализация) и C++ (ядро трекинга) в лаборатории физико-математического факультета Камчатского государственного университета им. Витуса Беринга, позволяющий иллюстрировать работу метода и осуществлять трекинг зрачка в режиме реального времени.
Описание логической и физической структуры сети необходимо для решения многих задач сетевого управления. Автоматизация построения такого описания осложнена возможностью неполноты и некорректности исходных данных о структуре сети, получаемых из стандартных источников. В данной статье приводится исследование свойств неполных исходных данных о связях сетевых устройств на канальном уровне. Для этого вводятся графовые модели структуры канального уровня в присутствии виртуальных локальных сетей, формализуется задача дополнения исходных данных. Приводятся методы обобщённой обработки разнородных исходных данных о канальном уровне. В работе описываются модели и методы выведения части отсутствующих данных, а также условие, при котором исходные данные могут позволить построить единственное правильное описание структуры сети. Статья включает методы определения в исходных данных некорректных элементов и ситуаций, при которых возможно несколько решений задачи описания структуры сети. Приводятся алгоритмы построения описания структуры сети при неполных данных, когда их можно и нельзя восполнить до необходимого объема, методы разрешения неоднозначности во входных данных и методы исправления некорректных данных. Проведённые вычислительные испытания методов на сгенерированных данных и в реальных сетях показывают их применимость и эффективность в сетях различных структур и со смешанным набором производителей оборудования. Также, показывается преимущество перед разработанными ранее аналогичными методами: способность дополнить до 99% данных о связях на канальном уровне за полиномиальное время, возможность получения точного решения при неоднозначности исходных данных.
Рассматриваются задачи выработки рекомендаций в сфере бюджетно-налоговой и торговой политики по противодействию экономическим санкциям на уровне как отдельных стран, подвергшихся таким санкциям, так и на уровне экономического союза, включающего такие страны. Исследования проведены на базе разработанной динамической многоотраслевой и многострановой вычислимой модели общего равновесия, которая описывает функционирование экономик девяти регионов планеты, включая пять стран Евразийского Экономического Союза. Исходные данные модели содержат построенные наборы согласованных матриц социальных счетов для исторического и прогнозного периодов на основе данных: базы Global Trade Analysis Project, национальных таблиц затраты-выпуск, международной торговли и данных Международного валютного фонда (включая прогнозные) по основным макроэкономическим показателям регионов. Получены результаты влияния на макроэкономические и отраслевые показатели стран Евразийского Экономического Союза и других регионов гипотетического сценария, предусматривающего введение с 2019 года дополнительных экономических санкций в отношении России со стороны некоторых регионов. Предлагается подход решения задач по противодействию политике санкций на базе теории параметрического регулирования путем постановки и решения ряда задач динамической оптимизации по определению оптимальных значений соответствующих инструментов бюджетно-налоговой и торговой политики на уровне отдельных стран Евразийского Экономического Союза и в целом. Результаты расчетов на базе модели протестированы на возможность их практического применения с помощью трех подходов, включая оценку устойчивости отображений значений экзогенных параметров откалиброванной модели в значения ее эндогенных переменных. Приведенные результаты демонстрируют для каждой страны Евразийского Экономического Союза большую эффективность применения согласованной экономической политики по противодействию санкциям, по сравнению с проведением такой политики отдельно на уровне этой страны.
Одной из важных задач теорий распознавания образов и защиты информации является задача идентификации абонентских терминалов информационно- телекоммуникационных сетей.
Актуальность данной темы обусловлена необходимостью исследования методов идентификации абонентских терминалов, влияющих на построение систем защиты информации, которая транслируется в информационно-телекоммуникационных сетях.
Основными параметрами, позволяющими уникально идентифицировать абонентские терминалы в сети, являются адресно-коммутационная информация, а также параметры, которые характеризуют программно-аппаратную часть компьютерной системы. На основе этих параметров формируются цифровые отпечатки абонентских терминалов.
Применение пользователями абонентских терминалов анонимных сетей и блокирования методов формирования и сбора параметров цифрового отпечатка не позволяют в ряде случаев достичь требуемой степени достоверности идентификации.
Из-за особенностей формирования цифровых изображений в современных компьютерных системах множество параметров преобразований накладывают свой отпечаток на выходной графический примитив, формируя тем самым цифровой отпечаток абонентского терминала, который зависит от размещения семплов в пикселе, от используемых алгоритмов вычисления степени влияния пикселей, а также от применяемых процедур сглаживания изображений в графической подсистеме.
Предлагается оригинальная модель формирования изображений средствами веб-браузера абонентского терминала, позволяющая повысить степень достоверности идентификации в условиях анонимизации пользователей информационно-телекоммуникационных сетей.
Выявлены особенности формирования цифровых изображений в графических подсистемах современных компьютерных систем. Данные особенности позволяют осуществлять идентификацию в условиях априорной неопределенности относительно режимов и параметров передачи информации.
Применение биоинспирированных моделей и методов является одним из подходов к решению задач групповой робототехники. Рассматривается одна из таких задач – моделирование фуражировки – и ее решение путем создания аналогов социальных структур муравьев и моделей кормового поведения. Показаны существенные для данной задачи характеристики семей муравьев – численность особей в социуме и его структура, скорость движения рабочих, дистанция взаимодействия индивидов и площадь территории. Кроме того, оценен имеющийся экспериментальный базис – группа роботов и полигон, – использующийся в качестве аппаратной платформы для экспериментов. Рассмотрено несколько моделей кормового поведения – без дифференциации функций фуражиров и с разделением последних на активных и пассивных. Активные фуражиры самостоятельно ищут источники ресурсов, а затем вовлекают в процесс добычи пассивных фуражиров; пассивные, пока не вовлечены в добычу, находятся на базе.
Поведение агентов описано набором конечных автоматов: базовые автоматы реализуют базовые поведенческие функции, мета-автомат описывает поведение на основе базовых автоматов. На экспериментальном базисе были отработаны базовые движения, заданные в автоматной логике. Комплексное тестирование моделей проводилось в среде моделирования Kvorum, где был создан аналог реального полигона. Моделирование представляло собой серию экспериментов для каждой модели, в которой агенты должны были собирать ресурсы. Серии отличались численностью агентов. Для оценки качества моделей использовалось отношение полученной энергии к среднему времени ее добычи. Эксперименты показали, что модель с дифференциацией функций работает эффективнее.
Рассмотрен класс движущихся объектов, представляющих собой тела вращения, претерпевшие по тем или иным причинам необратимые деформации корпуса.
Актуальность исследуемой задачи обусловлена как потребностью изучения динамики таких объектов, так и недостаточностью уже проведенных исследований, которые в основном сосредоточены на изучении эффектов аэроупругости или массовой асимметрии и не затрагивают динамику тел с необратимыми деформациями.
Сформулирована проблема устойчивости движения, в том числе в процессе взаимодействия продольного и бокового движений деформированного тела. Особое внимание уделено движению искривленного тела при наличии вращения по углу крена и выявлению критических угловых скоростей крена. Отмечено, что для случая пассивного движения возможны три причины такого взаимодействия: аэродинамическое, кинематическое, инерционное.
Разработан теоретический подход, учитывающий особенности геометрии деформированных тел, который позволил в рамках практических исследований определить допустимые уровни деформации и их связь с параметрами движения деформированных тел.
Анализ устойчивости проводился на основе критериев устойчивости решений системы, описывающей движение тела согласно критерию Рауса — Гурвица. Определены параметры тела, которые в той или иной степени влияют на устойчивость движения. Отмечен более сложный вид кривой границы устойчивости для данной угловой скорости по крену, чем простая гипербола.
Также показана возможность прямого решения нелинейного относительно определяющих параметров уравнения, что позволит получать зависимости критических угловых скоростей крена и диапазонов устойчивости от этих параметров.
Математическое моделирование на основе разработанных методик, проведенное для прямого и искривленного тел, показало, что искривление тела существенно влияет на смещение линий производных моментов тангажа по углу атаки и моментов рыскания по углу скольжения относительно границ устойчивости. Определен диапазон угловых скоростей по крену, в котором наблюдается потеря устойчивости для искривленного тела. Проанализировано влияние вариаций угловой скорости и относительного изменения производной коэффициента момента рыскания по углу скольжения на значение определяющего коэффициента из условий устойчивости для прямого и искривленного тел. Показано, как искривление тела приводит к сдвигу седловой точки. Изучено влияние изменения числа Маха на коэффициент характеристического уравнения, который определяет устойчивость движения системы по критерию Рауса — Гурвица.
Распознавание эмоций в речи стало одним из важных направлений в области аффективных вычислений. Это комплексная задача, трудности которой во многом определяются необходимостью выбора признаков и их оптимального представления. Оптимальное представление признаков должно отражать глобальные характеристики, а также локальную структуру сигнала, поскольку эмоции естественным образом длятся во времени. Подобное представление возможно моделировать с помощью рекуррентных нейронных сетей (РНС – RNN), которые активно используются для различных задач распознавания, предполагающих работу с последовательностями. Предлагается смешанный подход к представлению признаков, который объединяет традиционные статистические признаки с последовательностью значений, полученных на выходе РНС с длинной кратковременной памятью (ДКП – LSTM) и хорошо моделирующих временную структуру сигнала. Таким образом, удается получить одновременное представление как кратковременных, так и долгосрочных характеристик, позволяющих использовать преимущества обоих подходов к моделированию признаков речевого сигнала. Для экспериментальной проверки предложенного метода была произведена оценка его эффективности на трех различных базах данных эмоционально окрашенной речи, находящихся в свободном доступе: RUSLANA (русская речь), BUEMODB (турецкая речь) и EMODB (немецкая речь). В сравнении с традиционным подходом результаты наших экспериментов показывают абсолютный прирост в точности распознавания эмоций в 2.3% и 2.8% для двух из вышеупомянутых корпусов, в то время как для третьего корпуса предложенный метод не уступает базовой системе. Следовательно, данный подход можно признать эффективным для моделирования эмоциональной окраски речевых высказываний при условии достаточного количества обучающих данных.
В настоящее время создаются и постепенно наращиваются орбитальные группировки космических аппаратов с возможностью приема, обработки и ретрансляции сигналов системы ADS-B (от англ. «Automatic Dependent Surveillance — Broadcast» — автоматическое зависимое наблюдение — широковещание), обеспечивающие глобальность и непрерывность наблюдения за воздушным движением. В соответствии с концепцией использования технологии ADS-B каждый участник воздушного движения передает в широковещательном режиме свои идентификационные данные, местоположение, и параметры состояния. Так как при разработке системы не предполагалось принимать сигналы на борту космического аппарата, существуют определенные проблемы, связанные с их энергетической доступностью, наличием коллизий сообщений от разных источников, влиянием эффекта Доплера и другими факторами. Разработана имитационная модель системы наблюдения за воздушным движением на основе приема сигналов, содержащих идентификационную и навигационную информацию и передающихся по радиоканалу в широковещательном режиме. Программно реализованные алгоритмы имитационного моделирования позволяют задавать различные ограничения и допущения (используя различные модели распределения источников излучений, пунктов приема сигналов авиационных систем связи, канала передачи информации, распределения частоты и длительности сигналов) и получать оценки целевых показателей функционирования космических и наземных систем обеспечения безопасности движения воздушных судов с учетом различных пространственных и энергетических факторов и условий распространения радиосигналов, а также реального размещения контролируемых объектов и динамики их движения в мировом воздушном пространстве. Приведены методики и примеры использования имитационной модели для расчета целевых показателей функционирования космических и наземных систем авиационного наблюдения.
В настоящее время системы, разрабатываемые для интеграции реальных физических процессов и виртуальных вычислительных процессов — киберфизических систем (КФС), используются во многих областях промышленности и национальной инфраструктуры, таких как производство, медицина, управление транспортом и безопасность, автомобилестроение, управление промышленными процессами, энергосбережение, экологический менеджмент, промышленные роботы, управление технической инфраструктурой, распределенные роботизированные системы, целевые системы защиты, технологии нанотехнологий и биологических систем. При широком использовании подобных систем уровень ИТ-рисков и киберрисков резко возрастает, в результате чего атаки против КФС могут привести к неуправляемым и непредсказуемым последствиям. Таким образом, существует необходимость в хорошо продуманной системе оценки рисков КФС, что обеспечит общее представление о состоянии безопасности КФС, а также эффективное распределение защищаемых ресурсов. Характер КФС отличается от ИТ-систем главным образом потребностью в операциях реального времени, поэтому традиционный метод оценки рисков для ИТ-систем может быть адаптирован для условий работы КФС. Разработка языка моделирования доменов (“domain specific language”, DSL), основанного на унифицированном языке моделирования UML и описанного в данной статье, обеспечивает синергизм широко используемой в ИТ-индустрии методики с используемыми в конкретных областях подходами к управлению рисками. В отличие от традиционного использования UML для целей имитационного моделирования, описанный в статье язык моделирования DSL обогащен набором стохастических атрибутов моделируемых процессов. Подобные стохастические атрибуты можно использовать для дальнейшей реализации дискретно-событийных симуляторов.
Естественность — один из важнейших аспектов синтезированной речи. Современ-ные параметрические синтезаторы речи требуют обучения на большом количестве аннотированных речевых данных, чтобы иметь возможность передавать просоди-ческие элементы, такие как тоническое ударение и фразовый граничный тон. Наиболее часто используемый инструментарий для просодической аннотации речи в американском английском языке — Индексы Тонов и Просодических швов — ToBI, которые также были адаптированы для использования на других языках. В настоящей статье представлены некоторые недостатки ToBI в синтезе речи на аме-риканском английском языке, которые связаны с отсутствием тегов, специально предназначенных для обозначения различий в уровне просодии (акцента), связан-ной с конкретной частью предложения. В данном исследовании предлагается вве-дение набора тегов, предназначенных для точного моделирования степени просо-дии, а именно определенная составляющая предложения может быть особо под-черкнута, если она является намеченным фокусом высказывания или ее роль пре-уменьшена, как это обычно бывает с фразами, сообщающими о прямой речи или комментариями.
С помощью нескольких аудирований было продемонстрировано, что изучение просодической модели на основе данных имеет определенные преимущества пе-ред подходами, пытающимися использовать существующие теги ToBI для переда-чи степени акцента в синтезированной речи: речь, синтезированная нейронной сетью, обученной на данных с тегами уровня просодии, представляется более естественной, и слушатели могут с большим успехом отыскать просодическую составляющую предложения.
В статье предлагается компьютерная модель и описание метода использования электромагнитных волн с длиной 0,1-1 мм для выявления внутренних дефектов изделий, выполненных по аддитивным технологиям. С помощью предложенной модели демонстрируется возможность бесконтактного неразрушающего контроля качества по дифракционным картинам.
В настоящее время аддитивные технологии, и в частности печать на трехмерных принтерах, используют для получения изделия материалы, многие из которых свободно пропускают терагерцовое излучение (частота 3·1011-3·1012 Гц, длина волны 0,1-1 мм). В то же время дефекты, возникающие в изделиях при аддитивном производстве, имеют размеры того же порядка (0,1-1 мм), что и терагерцовые волны. Следовательно, при облучении изделий с такими дефектами монохромным миллиметровым излучением будет возникать дифракция Френеля.
Это позволяет использовать дифракционный метод контроля качества изделий, выполненных методом трехмерной печати. В статье описаны схема проведения контроля, алгоритм моделирования дифракционных картин с использованием выражения Релея-Зоммерфельда и компьютерная программа, реализующая указанный алгоритм. Приведены результаты определения размеров и расположения дефектов в изделиях по дифракционным картинам.
Рассматривается компьютерная модель такого дифракционного метода, который может быть реализован в виде аппаратно-программных средств, позволяющих автоматизировать процесс контроля, обеспечить его низкую себестоимость, безопасность (учитывая свойства электромагнитного излучения указанного диапазона длин волн) и может конкурировать с методами электромагнитной и звуковой томографии.
В статье описан инструментальный программный комплекс, позволяющий строить, исполнять и интегрировать имитационные модели функционирования бортовой аппаратуры космических систем. В основу положена технология повторного использования, определенная в международном стандарте Simulation Model Portability (SMP2). Наряду с реализацией стандартных правил построения интегрируемых моделей разработаны дополнительные оригинальные средства информационно-графического и интеллектуального моделирования. Таким образом, обеспечиваются возможности графически строить модели архитектуры бортовых систем, задавать методы функционирования моделей и определять варианты выполнения команд управления бортовой аппаратурой.
Работы ведутся в рамках создания программного обеспечения проблемно-ориентированной инфраструктуры имитационного моделирования в космической отрасли. Разработанный программный комплекс позволит конструкторам не только строить собственные модели бортовых систем, но и объединять имитаторы устройств различных производителей, проводить имитационные эксперименты для подготовки и анализа технических проектов. Предложенный подход обеспечивает экономические и технологические преимущества для развития наукоемкого производства космической техники.
Проведено моделирование полей излучения плоского однородного слоя произвольной оптической толщины при сильно вытянутых индикатрисах рассеяния. Для реализации этой задачи использовалась модификация классического принципа инвариантности Амбарцумяна — Чандрасекара, позволившая получить новые нелинейные интегральные уравнения для азимутальных Фурье-гармоник обобщенной единой фотометрической функции излучения и фотометрических инвариантов, которые объединяют интенсивности восходящего и нисходящего излучения на произвольных зеркально-симметричных оптических уровнях в зеркальных направлениях визирования при фиксированных азимутах и зенитных расстояниях Солнца. Параметризация полученных нелинейных интегральных уравнений показала, что при отсутствии отражающей подстилающей поверхности на уровне нижней границы слоя пространственно-угловые свойства фотометрических инвариантов и единой фотометрической функции в случае сильно вытянутых индикатрис рассеяния с максимальными значениями вблизи малых углов рассеяния при малом истинном поглощении излучения в среде позволяют приближенно представить общее поле излучения в виде интенсивностей однократно рассеянного излучения с адаптивными поправочными множителями. Эти функциональные поправки обусловлены многократным рассеянием излучения и имеют четкое физическое обоснование. Использование принципа зеркального отображения (симметрии) позволило учесть указанные особенности реальных индикатрис рассеяния при численном моделировании фотометрических инвариантов и единой фотометрической функции. Проведенный анализ показал доминирующую роль однократного рассеяния при формировании полей излучения анизотропно рассеивающего однородного слоя в случае слабого поглощения излучения при сильно вытянутых индикатрисах рассеяния.
Рассмотрены особенности функционирования космических аппаратов с высоким уровнем автономности как объектов технического диагностирования. Полагается, что бортовые средства контроля и диагностирования функционируют автономно и обращаются к наземным средствам только при невозможности решить задачи распознавания нештатных ситуаций и восстановления работоспособного состояния бортовой аппаратуры. Процесс диагностирования бортовой аппаратуры описывается с помощью графа состояний, учитывающего особенности обнаружения нештатных ситуаций бортовыми и наземными средствами. Разработанная имитационная модель позволяет учитывать накопление последствий отказов бортовой аппаратуры вследствие воздействия факторов внешней среды ближнего космоса и изменение интенсивности их возникновения. Представлены результаты имитационного моделирования процесса диагностирования космических аппаратов совместно бортовыми и наземными средствами системы информационно-телеметрического обеспечения. Показана важность наземного сегмента системы информационно-телеметрического обеспечения управления космических аппаратов при проведении планово-периодического углубленного анализа их технического состояния. По результатам имитационного моделирования проведен анализ влияния достоверности диагностирования бортовой аппаратуры на уровень автономности космических аппаратов дистанционного зондирования Земли.
В статье предложен подход к оценке киберустойчивости компьютерных сетей, основанный на аналитическом моделировании компьютерных атак с применением метода преобразования стохастических сетей. Обосновывается понятие киберу-стойчивости компьютерных сетей. Рассматриваются математические основы такой оценки, позволяющие с помощью аналитических выражений вычислить показатели киберустойчивости. В качестве основного показателя предлагается использовать коэффициент исправного действия по киберустойчивости. Рассматриваемый подход предполагает построение аналитических моделей реализации компьютерных атак. Для построения аналитических моделей кибератак применяется метод преобразования стохастических сетей. Результатом моделирования является функция распределения времени и среднее время реализации кибератаки. Эти оценки используются затем для нахождения показателей киберустойчивости. Приведены экспериментальные результаты аналитического моделирования, которые показали, что предложенный подход обладает достаточно высокой точностью и устойчивостью получаемых решений.
Крупногабаритные трансформируемые конструкции космического базирования доставляются на орбиту в сложенном состоянии, в следствии чего встает задача их надежного раскрытия. В данной статье предлагается использовать в качестве исполнительного органа привод в виде электрической машины. Применение данного вида актюатора позволит управлять процессом раскрытия.
В качестве крупногабаритной трансформируемой конструкции рассматривается рефлектор космического базирования. В настоящее время перевод аппаратов из сложенного состояния в рабочее осуществляется поэтапно. В работе рассмотрено совместное выполнение двух этапов: разворот корневого звена спицы и выдвижение промежуточного звена. Разработаны математические модели для вращательного и поступательного видов движений, учитывающие такие параметры как изгиб и сжатие спицы. Проведено моделирование и проанализированы результаты различных вариантов совместного раскрытия элементов рефлектора: использование двигателя на каждую из компонент движения и использование центробежной силы для выдвижения спицы.
Рассмотрено применение алгоритма коррекции параметров структуры управления. Одним из важных достоинств алгоритма является возможность построения управления в режиме реального времени. Его можно использовать для вычисления опорного управления в алгоритмах, основанных на принципе двухканальности.
Антропогенные изменения климата обуславливают необходимость разработки методов противодействия глобальному потеплению. Манипулирование притоком солнечной радиации к климатической системе за счет создания искусственных аэрозольных облаков в стратосфере является одним из возможных геоинженерных способов стабилизации климата. Оценка эффективности подобных мероприятий выполняется обычно на основе численного моделирования вне рамок теории оптимального управления без строгой формулировки целевого функционала. В статье рассмотрена энергобалансовая климатическая модель нулевой размерности и проанализированы ее основные свойства, важные с точки зрения построения оптимальных систем управления климатом и погодой. На основе данной модели оценено влияние целенаправленных манипуляций притоком солнечной радиации на среднеглобальную приземную температуру. Поскольку полученные оценки согласуются с результатами ранее выполненных исследований, представленная модель может служить основой для разработки физически обоснованных способов управления климатом и погодой, используя методы геофизической кибернетики.
На основе принципа зеркального отображения и соответствующих решений модифицированных линейных сингулярных интегральных уравнений проведено численное моделирование единой функции внешнего поля излучения и фотометрических инвариантов коэффициентов яркости плоского однородного слоя конечной оптической толщины на его внешних границах. Показана эффективность этих уравнений при использовании метода угловой дискретизации в задачах численного моделирования полей излучения системы «атмосфера — подстилающая поверхность». Указанный новый подход позволяет обобщить основные результаты численного радиационного моделирования в частном случае полубесконечного однородного слоя. В этой связи рассмотрены основные математические аспекты и вычислительные особенности численной реализации метода угловой дискретизации. Вследствие линейности используемых базовых интегральных уравнений проведенный анализ можно обобщить на случай скалярных и поляризованных полей излучения при учете многократного анизотропного рассеяния излучения и его отражения от произвольной горизонтально-однородной подстилающей поверхности.
Для систем облачных вычислений с веб-интерфейсом предлагается ряд вероятностных моделей. При этом рассматриваются модели Java-приложений с веб-интерфейсом, построенных на основе сервлетов и фильтров. Эти модели основаны на теории массового обслуживания и расширяют ее приложения путем изучения многоканальных систем с «разогревом», «охлаждением» и аппроксимирующими распределениями фазового типа для Марковских и немарковских процессов. Приводятся примеры диаграмм и матриц переходов между микросостояниями систем массового обслуживания, являющихся моделями приложений с веб-интерфейсом, а также разрабатывается схема для вычисления стационарного распределения числа заявок в системе, времени ожидания в очереди и пребывания в системе. В статье обсуждаются результаты численных расчетов, полученные с помощью предлагаемого подхода и их применение для оценки оперативности функционирования облачных систем с приложениями на основе сервлетов и фильтров.
Приведены гибридные логико-вероятностные (ЛВ) модели и программные средства, разработанные на основе «Топ-экономики». Гибридные ЛВ-модели в решении проблемы учитывают взаимосвязь субъектов: правительства, законодательных органов, бизнеса, ученых, общественного мнения и объектов — задач, составляющих суть проблемы. Изложены положения «Топ-экономики», ее особенности и достоинства. Введено понятие «невалидность» в экономике по аналогии с «отказ» в надежности в технике. Введены новые булевы события-высказывания и новые ЛВ-модели риска для управления социально-экономической безопасностью.
В работе представлены основные принципы интеграции пространственных данных в ситуационную систему моделирования с целью их равноправной обработки с другими типами информации. В результате пространственный блок становится полнофункциональной управляемой подсистемой системы моделирования, то есть не только обеспечивает визуализацию, оперативное измерение графических характеристик элементов модели и выдачу их в расчетные модули, но и модификацию по результатам расчетов, а также участвует в постановке задачи моделирования и контроле корректности модели.
В статье рассмотрен вопрос, связанный с автоматическим пополнением онтологии ролями и концептами, формируемыми интеллектуальной системой, при предоставлении ей новых фактов. Осуществление указанных предвычислений позволяет повысить информационное содержание онтологии на этапе предварительной обработки потока поступающих данных.
В работе рассмотрен подход к многозначной классификации текстовых документов на основе вероятностного тематического моделирования. На базе корпуса SCTM-ru построена тематическая модель методом обучения с учителем, приведен алгоритм многозначной классификации. Описан состав программного прототипа, реализующего предложенный подход.
В статье предложены математические модели визуализации данных в SIEM-системах. Модели визуализации служат для формализации трех основных этапов процесса визуализации. На первом этапе предлагаются модели, с помощью которых происходит унификация сведений об объектах компьютерной сети, имеющих разнородные структуры и различные источники. На втором этапе на базе построенных моделей формируется многомерная матрица связей. На третьем этапе предлагается унифицированный подход к визуализации различных аспектов безопасности компьютерной сети на основе построенной матрицы.
Данная работа посвящена определению максимального возможного числа датчиков, подключаемых к одному из локальных серверов автоматизированной системы мониторинга технического состояния искусственных сооружений. В статье приводятся нестационарные вероятностные модели с детерминированным входным потоком заявок и гипердельтным распределением времени обслуживания заявок. Обосновывается применение гипердельтного распределения в имитационной модели сравнением результатов имитационного моделирования с результатами, полученными с помощью аналитической модели. На основе результатов моделирования выбирается система управления базой данных для локального сервера.
В работе описан подход, позволяющий сформировать согласованную модель типов требований для конкретного проекта по разработке программ. Использование такой модели призвано разрешить противоречия, вызванные разным пониманием определения «требование к программе», а также скоординировать различные модели типов требований, лежащие в основе отдельных видов документов-спецификаций и методологий работы с ними. Для построения согласованной модели исследованы наиболее часто используемые виды документов-спецификаций и модели требований, лежащие в их основе. В качестве базиса для построения классификации типов требований использована теория полевой структуры частей речи. Сформулировано определение «тип требования». Для этого выделен ряд критериев, пригодных для оценки отдельных экземпляров требований на их принадлежность к типам и полям требований. Такой подход позволяет на основании набора признаков экземпляра требования отнести его к определенному типу, а затем рекомендовать включить в структуру спецификации типы требований, необходимые для обеспечения качества спецификации.
В работе предложена динамическая модель формирования социальной напряженности, представленная в виде нелинейных дифференциальных уравнений. Проведены исследования разработанной модели, которые позволили изучить динамические особенности процесса формирования социальной напряженности, а также оценить эффективность управления уровнем социальной напряженности.
Единая методология планирования и реализации проектов по модификации погоды и климата (геоинженерных проектов) может быть построена, по-видимому, только на основе идей и методов геофизической кибернетики, в которой климатическая система и протекающие в ней процессы являются объектами управления, а роль управляющей подсистемы отводится соответствующим общественным структурам и, в частности, операторам, в распоряжении которых находятся все необходимые силы и средства. В данной работе на примере моделей бароклинной неустойчивости исследуется влияние основных параметров, управляющих развитием бароклинной неустойчивости в атмосфере, на скорости роста амплитуд неустойчивых волн. Полученные аналитические выражения для абсолютных и относительных коэффициентов чувствительности позволяют оценить отклик модели на вариации управляющих параметров и на этой основе сделать выводы о гипотетической возможности управления крупномасштабной волновой динамикой атмосферы и океана. Выбор бароклинной неустойчивости в качестве предмета исследования обусловлен существенной ролью данного физического механизма в формировании общей циркуляции атмосферы и океана, а значит, и климата Земли.
В настоящей работе предложена формальная модель индивидуального и группового поведения на основе применения p-адической системы координат, позволяющая осуществлять описание и прогнозирование поведенческих реакций персонала критически важных объектов в условиях внешних деструктивных информационных воздействий.
Целью любых аварийно-спасательных и других неотложных работ является спасение людей и оказание помощи пострадавшим, локализация аварий и устранение повреждений, препятствующих проведению спасательных работ, а также создание условий для последующего проведения восстановительных работ. При наличии факторов, угрожающих жизни и здоровью проводящих эти работы людей (спасателей, пожарных и др.) возникает объективная необходимость в применении автоматизированных робототехнических средств транспортировки пострадавших, а отсутствие соответствующего научно-методического и программно-алгоритмического инструментария обусловливает необходимость моделирования указанных средств. В работе представлена модель положения для транспортировки пострадавшего на основе байесовских сетей доверия
Предлагается подход к онтологическому описанию произвольной предметной области, основанный на применении концептов трёх типов: “Объекты”, “Свойства” и “Действия”. При этом различные аспекты представлений, используемые для описания знаний, предлагается частично упорядочивать свойством аппроксимации в функциональные слои, сегменты и области. Это должно позволить моделировать семантические особенности контекстно-зависимых знаний предметных областей, учитывать их изменения и уточнения при порождении решений. Это откроет возможности прогнозирования намерений и предотвращения реализации киберугроз критической информационной инфраструктуре.
Предложен способ аналитического моделирования процесса распространения вирусов в компьютерной сети. Он учитывает особенности сетевой структуры, поведенческие характеристики вирусов и подсистем защиты информации узлов и возможность исходного заражения множества узлов различными вирусами. Способ основан на представлении сети в виде модели с дискретными состояниями и временем переходов, которое распределено по обобщенному закону Эрланга n -го порядка.
Формализованы дискретные отображения непрерывных каналов связи в виде операторов преобразования метрических конечномерных пространств. Показана их связь с представлением в виде интегральных преобразований на основе предельного перехода от представления в виде рядов. Показано, что операторы аналого-дискретных преобразований дискретных отображений непрерывных каналов связи на основе канонического разложения В. С. Пугачева, вычисляются путем итерационной процедуры, последовательно определяющей базисные функции на выходе канала в виде рекуррентного операторного преобразования входных базисных функций.
В статье рассматриваются основные методологические примитивы на примере поэтапного построения модели визуализации с заранее подготовленными данными, с целью сформировать комплексное видение процесса создания модели и влияющих на неё аспектов. Приводится классификация примитивов и их связи между собой в соответствии с этапами построения модели. Рассматриваются библиотеки визуализации на популярных языках программирования.
В статье описаны основы построения и практическая реализация систем оперативного прогнозирования речных наводнений, базирующиеся на интегрированном использовании современных разработок в области информационных технологий и комплексного упреждающего (проактивного) моделирования. Отличительными особенностями предлагаемого междисциплинарного подхода являются: a) широкое использование разнородных данных, получаемых от сети гидропостов и от космических аппаратов дистанционного зондирование Земли, б) реализация систем прогнозирования на базе сервис-ориентированной архитектуры, в) создание интеллектуального интерфейса для выбора типа и настройки параметров гидрологических моделей, и обеспечение удобного представления и доступности результатов прогноза, в том числе в виде Веб-сервисов. Практическая апробация созданного программного прототипа системы подтвердила возможность получения в автоматическом режиме высокоточного оперативного (от нескольких часов до нескольких суток) прогноза зон и глубин затоплений участков речных долин.
Отмечается роль памяти в моделировании упреждающего поведения. Приводятся наиболее изученные возможности памяти человека и особенности протекания когнитивных и рефлекторных процессов в ней. Формулируются требования к памяти киберсистемы, способной в ходе антиципации синтезировать сценарии упреждающего поведения в конфликте.
Производится переоценка базовых зависимостей, лежащих в основе методики оценки защищенности речевой информации от утечки по техническим каналам. Описывается постановка и результаты эксперимента по определению формантного распределения для случаев обычной и форсированной речи. Используя данные распределения возможно определить вклады частотных полос в суммарную разборчивость речи. Получена зависимость словесной разборчивости от формантной для случая форсированной речи. Проведен эксперимент по определению амплитудного состава речи, по результатам которого сделаны выводы о достаточных уровнях тестового сигнала при проведении оценки защищенности речевой информации.
В работе рассматривается задача идентификации различных аспектов функционирования взаимодействующих объектов информационно-телекоммуникационных сетей (ИТКС) по результатам мониторинга сетевого трафика. В качестве решения данной задачи в части идентификации типов и операций взаимодействия сетевых объектов обосновывается графовая модель поведения объектов мониторинга. В части деанонимизации отношений взаимодействующих объектов предложены предикатные модели состояний объектов ИТКС на основе отношений между активными и пассивными экземплярами.
Рассматриваются принципы оценивания эффективности действий нарушителя в критической инфраструктуре. Представлен «операционный комплекс» моделирования процессов нарушения информационной безопасности. Исследованы неопределенности процесса моделирования нарушителя и пути их устранения. Разработана математическая модель агрегированного показателя эффективности действий нарушителя, которая снимает ряд ограничений существующих вероятностных моделей случайных явлений в области информационной безопасности. Модель носит название стохастического супериндикатора и предназначена для исследования конфликтных ситуаций в критической инфраструктуре.
Для сложных промышленных объектов обеспечение комплексной безопасности является крайне важной проблемой и особо актуальной для современных аэропортовых комплексов (АК). Особенностями АК являются учет значительного множества требований: авиационной безопасности (АБ), безопасности персонала, сохранности воздушных судов (ВС), а также инженерной инфраструктуры. Для обеспечения безопасного функционирования АК применяются комплексные системы управления, в состав которых входят системы менеджмента (СМ), соответствующие различным стандартам, в т.ч. международным (ISAGO, ISO, ISO/IEC и пр.). Оценка результативности таких СМ представляет известную проблему. Поставленную задачу представляется целесообразным рассмотреть на основе модели ИСМ, дополненной блоком проведения комплексных аудитов с учетом специфики АБ. В публикации приведены результаты расчетов по представленной модели ИСМ с учетом расширенного состава критериев для АК. По согласованному мнению экспертов, требования «базовых» стандартов ISO значительно уступают по приоритету «профильным» для АК требованиям ISAGO (IATA).
В работе исследуется возможность формирования модели голоса заданного диктора на основе записей образцов его голоса с транскрипцией. В работе предлагается практический способ построения голосовой модели и результаты экспериментов ее применения к задаче конверсии голоса. Модель использует искусственную нейронную сеть, устроенную по принципу автоматического кодера, устанавливающую соответствие между пространством речевых параметров и пространством возможных фонетических состояний, унифицированным для произвольного голоса.
В статье рассмотрены модели и методы автоматизации проектирования процессов функционирования человеко-машинных систем на основе функционально-структурной теории человеко-машинных систем и обобщенного структурного метода проф. А.И. Губинского. Описаны основные понятия и определения функционально-структурной теории. Представлен алгоритм генерации последовательно-параллельных соединений операций с учетом дополнительных ограничений, алгоритм генерации альтернативных вариантов процесса функционирования человеко-машинных систем на основе совпадения целей операций, алгоритм генерации параметрических альтернатив на основе шаблона. Приведены основные понятия и определения, необходимые для алгоритма генерации фрагментов процесса с учетом обязательных сочетаний операций. Предложено использование матрицы обязательных сочетаний операций, в которой ненулевые элементы строк имеют смысл единственно возможных сочетаний способов выполнения соответствующих типовых функциональных единиц в альтернативах. Введено понятие состав и понятие парной несовместимости составов, на основе которой происходит распределение выполняемых функций составами. Описана интеграция оптимизационных моделей процессов функционирования человеко-машинных систем с методом имитационного моделирования, так как функциональная структурная теория применима только для процессов без последействия и при отсутствии зависимых операций. Предлагается способ устранения данного ограничения путем интеграции технологии проектирования процессов функционирования человеко-машинных систем на основе функционально-структурной теории с методом имитационного моделирования тех участков процесса, для которых не выполняются указанные выше требования функционально-структурной теории.
Предложен обзор возможных подходов к построению моделей социально-значимого поведения по сверхмалой неполной совокупности наблюдений и оценке параметров таких моделей. Рассмотрены такие методы как агентное моделирование, статистический подход, включая методы анализа малой выборки, методология временных рядов и их приложения к решению указанной задачи. Выявлены преимущества использования моделей в рамках теории вероятностных графических моделей.
Скрытые марковские модели, байесовские сети и другие вероятностные графические модели зарекомендовали себя как одно из наиболее эффективных средств представления знаний с неопределенностью с активно развивающимся теоретическим и алгоритмическим аппаратом средств машинного обучения и нашли множество приложений в распознавании речи, обработке сигналов, биоинформатике, математической лингвистике, компьютерной криминалистике и пр. В статье предложен алгоритм декодирования последовательности скрытых состояний для бинарных линейных по структуре скрытых марковских моделей, представленных в виде алгебраических байесовских сетей, и доказана его корректность. Приведённый метод дополняет набор средств работы с такими моделями.
Статья предлагает метод и комплекс типовых моделей для решения проблемы согласования онтологий, обозначенной в предыдущей публикации автора. Предложенный метод объединяет лексический, структурный и семантический подходы. Представленные типовые модели интеграции знаний и согласования элементов онтологий могут существенно ускорить процессы интеграции знаний и согласования онтологий за счет использования схем, основанных на знании типовых решений.
Создание модели языка является одним из этапов обучения системы распознавания слитной речи. В статье описаны алгоритм и разработанные программные средства для создания синтаксическо-статистической модели русского языка по текстовому корпусу. Основными этапами в работе алгоритма являются предварительная обработка текстового материала, создание статистической n-граммной модели языка, дополнение статистической модели n-граммами, полученными в результате синтаксического анализа. Синтаксический анализ позволяет увеличить количество создаваемых в результате обработки текста различных биграмм и тем самым повысить качество модели языка за счет выявления грамматически связанных пар слов. Приводятся результаты тестирования созданных с помощью программного модуля моделей языка по показателям информационной энтропии, коэффициента неопределенности, относительного количества внесловарных слов и совпадений n-грамм.
Результаты массового оптического распознавания архивных документов необходимо подвергать корректировке с целью сокращения количества ошибок. В работе описывается алгоритм корректировки, учитывающий особенности русского языка и позволяющий обрабатывать корпуса текстов больших объемов в полностью автоматическом режиме. Процесс корректировки разделяется на этапы анализа всего корпуса текстов, подготовки структур данных, отбора слов-кандидатов и их финального ранжирование. Использование рейтинго-ранговой модели текста для генерации корректировок позволяет обрабатывать тексты, содержащие узкоспециализированную терминологию, различных предметных областей.
Анализируется методика оценки надежности сложных структур, не сводящихся к последовательно-параллельному соединению элементов. В случае, когда элементы системы могут находиться в трех несовместных состояниях – работоспособном, отказ типа «Обрыв» и «Замыкание», существует необходимость и возможность раздельного вычисления вероятностей отказа системы по «Обрыву» и по «Замыканию». Показано, что описанная методика оценки надежности может быть использована для структур любой сложности при весьма слабых ограничениях. Приведены примеры ортогонализации логических функций с учетом несовместности отдельных переменных. Корректность методики подтверждается решением задач методом полного перебора. Автоматизированное моделирование надежности мостиковой структуры и структуры двух «звезд», включенных на «треугольник», выполнено с использованием программного комплекса АРБИТР, в котором программно реализована алгебра несовместных событий.
Цель данной работы заключается в рассмотрении математического инструментария для построения моделей нелинейных систем по вход-выходным данным. Фазовая плоскость системы разбивается на подобласти, с каждой из которых связана линейная модель. Каждая линейная модель представлена в форме пространства состояний. Для идентификации выбранных параметров линейных систем используется метод наименьших квадратов. Для получения общего выхода нелинейной системы используется нечеткое представление. Предлагаемая методология проверена на цифровых примерах.
Фундаментальное свойство пространственно-угловой симметрии полей излучения плоского однородного слоя конечной оптической толщины используется для усовершенствования численно-аналитических методов и упрощения соответствующих алгоритмов классической теории переноса излучения. Вводится новое понятие этой теории (фотометрические инварианты), с помощью которого формулируется принцип зеркального отображения (симметрии) полей излучения природных сред. Для применения этого принципа модифицируется основная краевая задача теории переноса излучения для плоских однородных сред в терминах введенных величин. Упрощения алгоритмов численного моделирования скалярных полей излучения таких сред проведено для хорошо известных методов сферических гармоник, дискретных ординат, а также методов Гаусса-Зайделя, Кейза и Ханта-Гранта. Показано, что использование фотометрических инвариантов скалярных полей излучения существенно повышает эффективность их численного моделирования.
В статье описана методика обучения студентов – будущих врачей компьютерному моделированию, которое обеспечивает повышение уровня информационно-технологической компетентности студентов и, тем самым, оказывает положительное влияние на процесс обучения в целом. Показан обоснованный выбор метода обучения, выделены виды учебной деятельности студентов, описаны технологические приемы, способствующие освоению знаний.
Предложена феноменологическая модель непрерывного канала связи. На ее основе разработаны модели линейного непрерывного канала связи в форме оператора преобразования метрических пространств с заданными базисами, а также частный случай, в котором базисом является система координатных функций интегрального канонического представления В.С. Пугачева.
В статье предлагается решение задачи изменения частоты основного тона речевого сигнала. Необходимость решения данной задачи возникает во многих речевых приложениях таких как конверсия голоса, коррекция акцента, обеспечение конфиденциальности диктора и др. Разработанная схема обработки вокализованной части речевого сигнала основывается на гармонической модели с нестационарными (изменяющимися в каждый момент времени) параметрами. Для повышения частотного разрешения модели оценка параметров выполнятся при помощи узкополосной фильтрации в искривленном масштабе времени, согласованном с контуром мгновенной частоты основного тона. На основании субъективной оценки результатов показано, что разработанный способ обес-печивает высокую натуральность и разборчивость синтезированной речи и может применяться как в широкополосных так и в узкополосных каналах связи с различными стандартами кодирования (в том числе с кодеками G.711 и GSM).
Создана модель мультимодальной сенсорной среды «INFANT.MAVS», включающая две базы стимулов разной перцептивной сложности – простых (визуальных, звуковых, тактильных и графических) и комплексных, синтезированных на основе сочетания простых. Программное обеспечение модели включает компонент управления созданными базами данных и саму базу данных. Компонент управления разработан на языке Microsoft Visual Basic v.6.0 и предназначен для работы под управлением операционных систем семейства Windows (Windows XP, Windows Vista, Windows 7). Программное обеспечение базы делает работу с моделью доступной и удобной для любого пользователя
Предложен метод концептуального моделирования технических систем (ТС), основанный на комбинированном применении известных методов структурно-функционального анализа, объектно-ориентированного и совместного объектно-функционального моделирования. Получаемый при этом полезный эффект заключается в упрощении решения задач построения концептуальных моделей конструкции, процессов управления состояниями и управляемого функционирования ТС за счет задействования потенциальных возможностей приобретения и использования взаимодополняющей информации в ходе попеременного применения указанных методов моделирования.
В статье представлен подход к моделированию и идентификации дефектов программного кода для улучшения качества программного обеспечения. Основа подхода заключается в графовом моделировании исходного кода приложения и его комплексном анализе.
Рассмотрены вопросы зооклиматического мониторинга ареала с выделением на нем благоприятных для существования животных термонейтральных зон. Представлена методика определения структуры и границ термонейтральных зон с использованием модели теплового баланса северного оленя и ГИС-технологий. Приведены примеры построения зооклиматических полей территории обитания оленей на севере Средней Сибири.
В современных условиях ведущие производители компьютерных технологий и систем осознают необходимость и важность проблем создания и внедрения в XXI веке концепции адаптивного управления и самоорганизации в информационную сферу. Указанные информационные технологии XXI века уже получили определение «естественные», «органичные» (Organic IT). В статье анализируются основные тенденции развития информационных технологий и систем. Приводится пример реализации концепций и методов комплексного моделирования технологий самоуправляемых вычислений в критических приложениях.
В статье рассматриваются методологические основы космического монито- ринга и тематической обработки спутниковых снимков лесных территорий. Использова- ны методы системного анализа для исследования процессов тематической обработки спутниковых снимков. Разработаны модели структурных связей и свойств лесных насаждений и дешифровочных признаков спутниковых снимков в различных спектраль- ных каналах для обзорных и детальных снимков. Предложен критерий оценки альтерна- тивных вариантов тематической обработки. Построены продукционные правила дешиф- рирования таксационных параметров насаждений.
Особую актуальность приобретает постановка и решение различных классов задач планирования структурной динамики сложных объектов (СлО). В данной статье на основе обобщенной теоретико-множественной постановки задачи планирования структурно-функциональной реконфигурации СлО рассматривается комплекс моделей планирования и управления процессами обработки и передачи материальных и/или информационных ресурсов на перестраиваемой структуре, а также модель параметрического синтеза облика СлО, обеспечивающего робастность планов его реконфигурации в рамках оптимистического и пессимистического сценариев развития структурной динамики СлО.
Представлен новый метод процедурного моделирования облаков. Предложена аналитическая форма записи облачной структуры для большого количества различных типов облаков и облачного слоя. Метод находит практическое применение в системах визуализации авиационных тренажеров.
В статье рассматривается проблема согласования процесса 3D моделирования и 3D прототипирования сложных пространственных форм в рамках технологии когнитивного программирования. Предложены пути ее решения на примере среды 3D Studio MAX.
В статье рассматривается задача построения модели данных на основе он- тологического подхода для системы моделирования сетевых атак, являющейся частью SIEM-системы. Приводится общая схема данных для данной системы, построенная на базе SCAP-протокола. Выполнен анализ релевантных работ, в которых рассматриваются использование онтологий для различных систем защиты информации. Более подробно в работе рассматривается построение онтологий для SCAP-протокола. В качестве при- мера реализации модели данных для системы моделирования сетевых атак предлагается онтология для представления модели уязвимостей.
Статья посвящена разработке комплексной модели диктора в задаче текстонезависимой идентификации по голосу. Комплексная модель базируется на методе гауссовых смесей. Ее формируют по речевому сигналу, который предварительно сегментируется на фрагменты, соответствующие различным фонетическим классам звуков. Предложен способ структурирования моделей дикторов. Модели дикторов структурированы в виде дерева, что позволило проводить идентификацию диктора без выполнения полного перебора всего множества моделей. Проведенные исследования показали, что деление акустического пространства голоса диктора на множество классов, представляющих некоторые фонетические события, приводит к увеличению эффективности идентификации по голосу, а предложенное структурирование множества моделей дикторов ускоряет операцию поиска.
Проведен обзор 1-й, 2-й, 3-й, 4-й и 5-й Всероссийской конференции по имитационному моделированию с точки зрения используемых методов, языков и систем моделирования, практических применений. Проанализированы технологии взаимодействия имитационного моделирования с другими видами моделирования — аналитическим, комплексным, гибридным. Определены основные тенденции развития указанных видов моделирования.
В статье приводится аналитический обзор перспективных направлений исследований по результатам докладов ведущих зарубежных и отечественных специалистов в области обеспечения безопасности компьютерных сетей, сделанных на шестой Международной конференции «Математические модели, методы и архитектуры для защиты компьютерных сетей» (MMM–ACNS–2012), проходившей в Санкт-Петербурге с 17 по 19 октября 2012 года. С приглашенными докладами выступили такие известные в мире ученые, как А. Ставро, Б. Лившиц, Л. Кхан и Ф. Мартинелли. На секциях конференции были рассмотрены актуальные вопросы, связанные с предотвращением, обнаружением и реагированием на вторжения, противодействием вредоносному программному обеспечению, прикладной криптографией и протоколами безопасности, разграничением доступа и защитой информации, управлением событиями и информацией безопасности, моделированием защиты информации и безопасностью облачных вычислений, политиками безопасности.
В статье рассматриваются основные компоненты методики итерационного моделирования атак в больших компьютерных сетях, которыми являются формальная модель, алгоритмы анализа вероятностных графов атак и программные средства их реализации. Формальная модель итерационного моделирования атак включает модели процессов определения задач моделирования, построения моделей атак, запуска моделей и анализа результатов моделирования атак. Алгоритмы анализа вероятностных графов атак обеспечивают расчет метрик защищенности и нахождение подграфов атак, ассоциированных со сценариями действий нарушителей. Программные средства анализа моделей атак для больших компьютерных сетей обеспечивают их статический анализ и анализ динамических характеристик.
Анализ публикаций за последние несколько лет по проблеме проектирования, внедрения и сопровождения систем защиты персональных данных (ПДн) позволяет отметить стабильно высокий интерес к этому актуальному и критичному аспекту обеспечения ИБ. Определенно предлагаемые различными специалистами подходы к синтезу моделей на базе как международных, так и отечественных стандартов свидетельствует о глубокой проработке всех требований по защите ПДн, но в тоже время ставят новые вопросы, эффективное решение которых экспертам еще только предстоит синтезировать и проверить на практике. В предлагаемой работе предложены некоторые подходы для создания модели оценки защищенности ПДн в соответствии с требованиями стандарта ISO/IEC 27001:2005. Учитывая относительную новизну данного стандарта в практическом применении к исследуемой проблеме, предлагаемые подходы могут оказаться полезными при планировании систем защиты ПДн, оценке защищенности уже созданных ИСПДн, а также, в частности, для решения практических задач — аудитов ИБ в организациях.
Предложен подход к решению задачи оценки интенсивности рискованного поведения индивида по данным, которые являются системами ответов респондентов на вопросы, касающиеся их поведения. Оценка строится методом максимального правдоподобия, причём функция правдоподобия характеризует правдоподобие реализации конкретной системы ответов. Построены функции правдоподобия для ситуации, когда исследователь имеет данные о нескольких последних последовательных эпизодах поведения и ситуации, когда имеются данные об одном последнем эпизоде поведения и рекордных интервалах между последовательными эпизодами процесса за заданный промежуток времени.
Для представления знаний с неопределенностью необходимы как математический формализм, позволяющий описывать и обрабатывать неопределенность, так и теоретико-компьютерные модели, ограничивающие требования такового представления и обработки к памяти и времени. В работе рассмотрены основные меры истинности, используемые в искусственном интелекте для представления неопределенности, в первую очередь вероятностная мера, а также вероятностные графические модели, которые за счет локализации вычислений позволяют ограничить рост сложности алгоритмов обработки и требований к памяти для представления знаний с неопределенностью.
Облачная модель должна обеспечивать высокую степень готовности и безопасности вычислительных ресурсов в облаке. В статье исследовалась релевантная таксономия данных и сервисов в облачных вычислениях в части SaaS (Software as a Service) на основе онтологического описания таксономии доступа к данным и сервисам (доступность). Описываются типы облачных вычислений и анализируется необходимость стандартизации технологии представления сервисов вычислений в облаке.
Работа посвящена анализу проблем моделирования атак в больших компьютерных сетях с использованием различных моделей, методов и инструментальных средств. На основании особенностей больших сетей как объектов информационной безопасности и объектов атак детально рассмотрены известные модели, а также методы и средства моделирования атак, а также приведены направления их дальнейшего развития. Показана роль требований к информационной безопасности в итерациях моделирования атак. Приведены примеры исследований проблем моделирования атак, связанных с различными видами НЕ-факторов.
Статья посвящена анализу механизма защиты компьютерных сетей от инфраструктурных атак на основе биоинспирированного подхода ―нервная система сети‖. В работе предлагается использование имитационного моделирования на уровне сетевых пакетов для исследования механизма защиты ―нервная система сети‖. Описывается архитектура системы защиты, реализующей данный механизм защиты, и алгоритмы его работы, представляются результаты экспериментов. На основе полученных экспериментальных данных проводится анализ эффективности предлагаемого механизма защиты.
Представлен подход, позволяющий формализовать задачу оценки интенсивности социально-значимого поведения в терминах вероятностных графических моделей. Сведение этой задачи к разработке особой вероятностной графической модели класса байесовских сетей доверия позволяет воспользоваться уже существующим мощным алгоритмическим аппаратом теории байесовских сетей доверия и свободно распространяемым программным инструментарием для проведения вычислительных экспериментов и для использования построенной модели в практических целях. Описана простейшая модель, основанная на данных об интервалах между эпизодами поведения, предложены варианты ее дальнейшего развития.
В статье описывается подход к верификации правил фильтрации межсетевого экрана, в том числе представляются модели, алгоритмы и разработанный программный прототип, предназначенные для обнаружения аномалий фильтрации в спецификации политики безопасности компьютерной сети. Предлагаемый подход основан на применении метода ―проверки на модели‖ (Model Checking) и позволяет использовать темпоральную логику для спецификации и анализа информационных процессов, протекающих в модели компьютерной сети c функционирующей системой безопасности, которые изменяются во времени и могут нарушить такие свойства безопасности, как конфиденциальность и доступность.
В данной статье рассмотрена ранее изложенная байесовская модель оценки кусочно-постоянной плотности распределения, соответствующая тернарному разбиению диапазона возможных значений исследуемой случайной величины, основанная на оценке параметров распределения Дирихле по нечисловой, неточной и неполной экспертной информации. Анализ проводится для оценки и прогноза статистических характеристик приращений курса швейцарского франка CHF относительно единицы XDR резервного платѐжного средства SDR Международного валютного фонда. Для сравнения качества результата для тех же данных проведены исследования с помощью классического эконометрического метода: построение ARIMA – модели и прогноза методом экспоненциального сглаживания.
Одной из основных проблем исследований в области социо-инженерных атак является развитие приемлемых по вычислительной сложности алгоритмов анализа (оценки) защищенности персонала информационных систем. По предварительным оценкам именно применение вероятностно-реляционного алгоритма поможет существенно уменьшить вычислительную сложность программного комплекса. Использование указанного подхода позволит также увеличить гибкость в задании оценок критичности документов, доступных в системе, оценок шансов успешной реализации атак, описании системы связей и доступа среди собственно компонент комплекса «информационная система – персонал – критичные документы» и среди указанных компонент, и злоумышленника. Реляционные модели, возможно, позволят при вычислениях оценок степени защищенности использовать вычислительные методы, которые эффективно реализованы в современных СУБД для быстрого выполнения SQL-запросов.
Рассматривается подход к улучшению процедур построения оценок различных параметров поведения респондентов по сведениям о его последних эпизодах, предшествующих интервью. Предложены методы обработки неопределенности исходных данных, основанные на смешанном вероятностно-нечетком подходе. Получены аналитические, включая их асимптотические, приближения и численные оценки интенсивности поведения. Разработаны программные приложения, обеспечивающие возможность проведения численных экспериментов, реализующих предложенные процедуры обработки.
Для создания эффективных механизмов защиты от бот-сетей необходимо исследовать поведение бот-сетей, их влияние на работу компьютерных сетей, а также методы детектирования бот-сетей и противодействия им. В данной статье исследуются механизмы защиты от бот-сетей, распространяющихся с помощью технологии компьютерных червей и выполняющих распределенные атаки типа «отказ в обслуживании». В качестве инструмента для исследования бот-сетей и механизмов защиты предлагается программно-инструментальная среда имитационного моделирования, разработанная авторами статьи. Описывается общая архитектура среды моделирования и представлены эксперименты, которые показывают возможности разработанной среды имитационного моделирования для исследования бот-сетей и механизмов защиты от них.
В работе предлагается метод сглаживания n-граммной модели языка, в основе которого лежит моделирование функции математического ожидания вероятности встречаемости n-грамм. Вместо дисконтирования максимальной вероятности n-грамм предлагается увеличение мощности обучающего множества на ожидаемое число n-грамм, отсутствующих в обучающей базе текстов. Для моделирования этого числа функция математического ожидания вероятности встречаемости экстраполируется к нулевой частоте. На основе статистического анализа текстов построена модель функции математического ожидания встречаемости.
В статье обсуждается моделирование неполиномиальных интегро-дифференциальных сплайнов, интерполирующих функцию и ее производные в узлах сетки и обеспечивающих совпадение величины интеграла от аппроксимируемой функции и величины интеграла от сплайна по заданному промежутку. Построены разрывные, непрерывные, и непрерывно дифференцируемые предписанное число раз базисные сплайны, позволяющие решать задачу построения приближения в предположении, что кроме значений функции (и производных) в узлах сетки известны значения интегралов от приближаемой функции по сеточным интервалам. Приведены оценки погрешности и примеры сплайновых приближений.
Отмечаются достоинства физического подхода к имитационному моделрованию динамических систем и его востребованность на современном этапе развития системотехники, в частности, для моделирования систем управления и самоорганизующихся систем. Кратко изложен ситуационно-событийный формализм спецификации взаимодействующих гибридных процессов и показаны способы его использования для реализации физических имитационных моделей. Возможности применения рассмотренных методов иллюстрируются примерами реализации физических моделей ряда простых динамических систем. — Библ. 9 назв.
На основе анализа опыта рассмотрены технологические приемы повышения эффективности разработки сценариев пространственных процессов в интеллектуальной среде моделирования.
В теории алгебраических байесовских сетей к локальному синтезу согласованных оценок истинности относятся четыре операции: проверка непротиворечивости фрагмента знаний, поддержание непротиворечивости фрагмента знаний, формирование фрагмента знаний с накрывающими непротиворечивыми оценками, а также априорный вывод во фрагменте знаний. В статье предложена формализация модели фрагмента знаний, представляющего собой идеал конъюнктов со скалярными или интервальными оценками истинности на матрично-векторном языке; кроме того, использование этого языка позволило свести операции локального синтеза к вычислению матрично-векторных выражений или к решению задач линейного программирования, ограничения и целевая функция которых записаны в виде матрично-векторных уравнений, неравенств или выражений.
Рассмотрена задача моделирования изменения цен торговых активов, коти-руемых на cрочных рынках (валютном, фондовом и т.п.). Приведен исторический обзор эволюции моделей процесса котировок и осуществлен критический анализ основных подходов к решению данной задачи. Представлены материалы численных исследований, уточняющих структуру процесса ценообразования.
Показана практическая необходимость расширения теории графов, в частности — для моделирования и исследования технических систем. Введено понятие «эшграф», расширяющее понятие граф и, таким образом, расширяющее теорию графов. Приведены примеры использования эшграфа при моделировании ТС.
Рассматривается подход к оцениванию интенсивности и производных параметров поведения респондентов по сведениям о последнем эпизоде их поведения. В качестве модели поведения предложен гамма-пуассоновский процесс, описаны его характеристики, а также различные варианты его параметризации. Разработан метод, позволяющий обработать систематическую ошибку, возникающую из-за неявного предположения, что момент интервью является эпизодом поведения. В работе также предложены способы обработки исходных данных, характеризующихся гранулярностью.
Представлено развернутое описание информационных моделей компонент комплекса «информационная система – персонал», находящегося под угрозой социоинженерный атак. Рассмотрены информационные модели пользователя, групп пользователей, контролируемых зон, информационных объектов (систем документов), программно-аппаратного обеспечения и самой информационной системы. Указанные информационные модели входят в состав базы для анализа защищенности информационной системы при угрозах социоинженерных атак. Иерархия этих моделей позволяет описать сцену (контекст), в которой развивается социоинженерная атака, перебрать возможные атаки (деревья атак) и, на основе полученных результатов, изучить возможные подходы к оценке степени защищенности комплекса «информационная система – персонал» от социо-инженерных атак.
В статье предложено полимодельное описание функционирования наземного комплекса управления (НКУ) орбитальной системой (ОрС) космических аппаратов (КА), в основе которого лежит динамическая интерпретация соответствующих процессов. Данный подход открывает широкие перспективы использования достижений современной теории управления для решения прикладных задач, при исследовании которых указанная теория ранее не применялась. В частности, в статье показано, как задачу комплексного планирования работы наземных технических средств (НТСр), входящих в состав НКУ, с помощью метода локальных сечений удается свести к двухточечной краевой задаче. Традиционно задачи данного класса (задачи теории расписаний) решаются с использованием методов математического программирования. Однако в случае большой размерности задач планирования приходится отказываться от точных методов оптимизации решений и прибегать к эвристическим приемам. В статье предлагается оригинальный подход к решению задач теории расписаний большой размерности, основанный на использовании моделей и методов теории оптимального управления.
Оценка функционирования сложного технического объекта во время испытаний производится на основе анализа регистрируемых датчиками параметров. Параметры передаются с объекта в центр обработки данных в форме группового телеметрического сигнала (ГТС). При передаче ГТС в ряде случаев сопровождающие их описания структуры отсутствуют или содержат неточности. Для решения задачи восстановления или проверки корректности описания авторами разработан новый подход к работе с ГТС, основанный на применении теории графов и методов корреляционного анализа. В статье рассматривается графовая модель описания ГТС, которая позволяет представить ГТС как совокупность структуры коммутации датчиков и характеристик передаваемых параметров, и метод ее построения.
В статье приводится аналитический обзор докладов ведущих зарубежных и отечественных специалистов в области обеспечения безопасности компьютерных сетей, сделанных на Международной конференции «Математические модели, методы и архитектуры для защиты компьютерных сетей» (MMM-ACNS-2010), проходившей в Санкт-Петербурге 8–10 сентября 2010 г. С докладами выступили такие известные в мире ученые, как Э. Дебар, Д. Гольманн, Г. Моррисетт, Б. Пренель, Р. Сандху и А. Сабельфельд. На секциях конференции были рассмотрены актуальные вопросы, связанные с моделированием безопасности и скрытых каналов, политиками безопасности и формальным анализом свойств безопасности, аутентификацией, авторизацией, управлением доступом и криптографией с открытым ключом, обнаружением вторжений и вредоносных программ, безопасностью многоагентных систем и защитой программного обеспечения, адаптивной защитой информации, живучестью компьютерных сетей и виртуализацией.
В статье описан процесс создания статистической модели русского языка для систем распознавания слитной речи. Дана характеристика собранного текстового корпуса, который сформирован из новостных лент ряда Интернет-сайтов электронных газет, проводится статистический анализ данного корпуса. На основе собранного текстового корпуса созданы униграммная, биграммная и триграммная модели русского языка. Для определения качества этих моделей использованы показатели энтропии и коэффициента неопределенности для этих моделей. Также в статье приведен обзор существующих подходов к созданию статистических моделей языка.
Рассматривается метод оптимизации визуальной среды пространственного моделирования с учетом накопленного опыта разработчика. Метод доведен до практической реализации. Его предлагается использовать в интеллектуальной подсистеме визуальной среды пространственного моделирования для повышения эффективности труда разработчика моделей.
Для многокритериальной оценки базовых топологических структур и фрактальных архитектур интегрированных GRID-систем и телекоммуникационных сетей обоснованы и формализованы основные показатели качества. Описаны результаты сравнительного анализа фрактальных и мультифрактальных архитектур распределенных GRID-систем по критериям надежности, стоимости и пропускной способности.
В статье описывается способ построения онтологического описания ГРИД-приложений на примере построения онтологического описания диаграмм бизнес-процессов.
Разработка программного обеспечения на основе свободного и свободно-распространяемого программного обеспечения (ПО) — весьма востребованная в современных условиях тема. С одной стороны, набор инструментального и организационного ПО весьма широк и доступен на всех программно-аппаратных платформах, с другой — имеются значительные юридические и методологические сложности и неопределенности в практическом применении такого ПО в России. В статье рассматриваются как свободные и открытые, так и коммерческие экономически эффективные модели разработки.
Анализируются известные подходы к описанию и формированию контекста в различных информационных средах. Предлагается двухуровневая модель управления контекстом для организации интеллектуальной поддержки принятия решений в динамических структурированных областях. Приводится модель описания ресурсов открытой информационной среды для моделирования текущей ситуации. Определена технологическая модель контекстно-управляемой системы интеллектуальной поддержки принятия решений.
В работе с использованием методики оценки ценностей Шварца, психодинамически ориентированного личностного опросника ПОЛО «Ресурс» и теста «Индекс жизненного стиля» исследовались взаимосвязи предложенного авторами психологического конструкта — показателя ценностно-интенциональной согласованности (ПЦС) — с психодинамическими характеристиками личности. Установлено уменьшение дифференцированности иерархии рангов на уровне нормативных идеалов и индивидуальных приоритетов у лиц с ценностной рассогласованностью. Анализируются корреляционные связи ПЦС с конструктивными и деструктивными психодинамическими характеристиками в модели личности. Показана опосредованная через деструктивную агрессию положительная связь ценностной согласованности с активностью механизмов психологической защиты.
Предлагаются основные принципы классификации и моделирования генетического кода на примере баз данных и знаний и гетерогенных нейронных сетей.
В статье предлагается алгебраическое описание модели изображения, в которой его атрибутом считается «виртуальная» цифровая память, подобная памяти компьютера. В виртуальной памяти кодируется последовательность инвариантных представлений изображения при различном разрешении по яркости, вычисляемых независимо от сдвига, растяжения и других стандартных преобразований яркостной шкалы. Коды представления в виртуальной памяти разделяются на фиксированные, сохраняющие информацию исходного изображения, и переменные коды «сообщения», которое записывается в виртуальную память для защиты изображения. На примере денежных знаков предлагается способ стегано-графической защиты обычных и электронных документов.
Рассматриваются модель и метод построения множества недоминируемых (наилучших в рассматриваемом множестве) альтернатив, основанные на построении логической функции по базе данных альтернатив, или объектов, принадлежащих к произвольной предметной области. Проводится сравнение моделей и методов с нечеткими моделями и методами оптимизации с целью выявления наиболее эффективной многокритериальной оценки исследуемых альтернатив или объектов. Приводятся результаты вычислительных экспериментов по многокритериальному оцениванию и оптимизации топологических структур компьютерных сетей.
В статье рассматривается задача выбора групп рабочих инструментов и способа коррекции смещения для улучшения технологии группового анализа динамики котировок на валютном рынке.
Математические модели систем «Личность–Деятельность–Эффективность», позволяющие на основе статистических данных прогнозировать эффективность деятель ности личности по ее психологическим особенностям, востребованы в современной сфере управления. Возможность прогнозирования эффективности сотрудника по результатам его тестирования позволяет оптимизировать расходы учреждения или предприятия и уменьшить издержки, связанные с неудачными решениями в области кадровой политики. В настоящей работе рассмотрены предпосылки для применения аппарата байесовских сетей в моделировании систем указанного типа.
В статье представлены результаты исследования адаптивного потенциала людей, живущих с ВИЧ. Полученный статистический материал формирует основу для раз работки моделей приверженности антиретровирусной терапии, отклонение от которой представляет опасность с точки зрения вероятности образования устойчивых штаммов ВИЧ. Установленные взаимосвязи приверженности терапии с рядом показателей их адап тивных стилей позволят рационально планировать и устанавливать цели поведенческих интервенций, направленных на помощь ВИЧ-инфицированным приспособиться к сложившейся жизненной ситуации.
В статье представлены предварительные результаты исследования адаптивного потенциала людей, живущих с ВИЧ. Полученный статистический материал формирует основу для разработки моделей рискованного поведения ВИЧ-инфицированных, представляющего опасность с точки зрения вероятности распространенности ВИЧ-инфекции. Эти модели, в частности, предназначаются для разработки методов косвенной оценки риска передачи ВИЧ-инфекции. Установленные связи рискованного поведения ВИЧ- инфицированных с рядом показателей их адаптивных стилей позволят рационально планировать и устанавливать цели поведенческих интервенций, направленных на помощь ВИЧ- инфицированным приспособиться к сложившейся жизненной ситуации.
В данной статье описывается подход к организации параллельного взаимодействия веб-сервисов. Предложен алгоритм, позволяющий осуществить параллельную обработку сценариев взаимодействующих веб-сервисов. Алгоритм предусматривает работу с альтернативными веб-сервисами, которые могут отличаться друг от друга стоимостью, временем обработки задания и т.п. Для выбора альтернативного веб-сервиса используется весовая функция. Подход предусматривает использование графового формализма и модели потока работ.
Описаны методы и способы реализации атак отказа в обслуживании с целью анализа и выделения значащих параметров порядка поведения системы. Выделение параметров порядка атак и угроз информационной безопасности на основе сформулированного фазового пространства позволит повысить эффективность систем обнаружения вторжений. В перспективе технология построения фазового пространства и выделение параметров порядка позволит прогнозировать появления атак и аномалий в сетевой среде.
Приводится описание имитационной модели автоматизированной промышленной установки для производства жидкого гелия. Установка является сложной динамической системой, поведение которой определяется большой совокупностью взаимосвязанных гибридных процессов. Рассматриваются возможности компьютерной среды EnviCon по разработке моделей аналогичных систем. Обсуждаются возможные направления использования подобных имитационных моделей.
Рассмотрены различные математические модели, архитектуры и методы обучения, самоорганизации и минимизации сложности гетерогенных полиномиальных нейронных сетей (ПНС) в задачах векторного (расширенного) распознавания образов, классификации данных и диагностики состояний. Получены конструктивные оценки степени гетерогенности и параллелизма в процессе автономного принятия классифицирующих решений с помощью ПНС различных типов. Показано, что параллелизм, самоорганизация и робастность гетерогенных ПНС могут значительно возрасти при коллективном (мультиагентном) решении сложных задач распознавания образов, анализа изображений, развернутой (векторной) диагностики состояний и адаптивной маршрутизации информационных потоков.
В статье рассматриваются существующие аналитические модели распространения сетевых червей. Приводится описание как детерминированных моделей (SIS, SIR, SEIR, SAIR и PSIDR), так и стохастических.
Рассматриваются существующие модели и системы имитационного моделирования распространения сетевых червей. Приводится описание программных систем имитационного моделирования DDosVax, NWS, SSF.App.Worm, GTNetS, PDNS и DIB:S/TRAFEN. Представлены достоинства и недостатки применения указанных систем для исследования распространения сетевых червей.
Рассматривается пример построения многоагентной модели популяции животных, которая используется для моделирования как численности популяции, так и пространственного размещения особей. Определяется структура модели и функции отдельных агентов. Приводятся наиболее известные архитектуры интеллектуальных агентов. Определяются архитектуры агентов в модели популяции.
В статье дан аналитический обзор перспективных направлений исследований в области защиты компьютерных сетей, сделанный по результатам международного семинара «Математические модели, методы и архитектуры для защиты компьютерных сетей» (MMM-ACNS-2005), проведенного с 25 по 27 сентября 2005 года в Санкт-Петербурге. Освещена общая информация о семинаре, охарактеризованы приглашенные и секционные доклады, сделанные ведущими учеными в области защиты информации в таких перспективных направлениях исследований, как модели, архитектуры и протоколы для защиты информации, аутентификация, авторизация и управление доступом, анализ информационных потоков, скрытые каналы, политики безопасности и защита операционных систем, оценка уязвимостей, расследование инцидентов в сетях и обнаружение вторжений.
В статье рассмотрены вопросы, касающиеся проектирования и реализации системы проактивного мониторинга выполнения политики безопасности в компьютерных сетях. Предлагаемый подход к мониторингу основан на моделировании действий пользователя в исследуемой компьютерной сети. Описаны обобщенная архитектура системы проактивного мониторинга и методики ее функционирования, рассмотрены проблемы, связанные с работой в реальной компьютерной сети, и их возможные решения. Статья содержит описание реализации прототипа системы проактивного мониторинга и пример применения прототипа для тестирования политики безопасности компьютерной сети.
Представлена комплексная двухкомпонентная модель для расчетов биоклиматической структуры ареала диких северных оленей, включающая функциональную модель энергопотерь животных и информационную модель климата ареала. Комплекс предназначен для решения двух основных задач - посторения биоклиматических полей ареала и анализа влияния тех или иных сочетаний погодно-климатических условий на оленей. С помощью моделей по среднемесячным данным проведены биоклиматические расчеты ареала таймырской популяции диких северных оленей. Проведены также имитационные эксперименты по оценке влияния температуры воздуха, ветра, солнечной радиации, глубины снежного покрова на величину энергозатрат животных и выявлению кртитических значений погодно-климатических факторов. Практическое применение результатов - биоклиматическая индикация Арктики, анализ и прогнозирование пространственного размещения животных и их миграций, возможные изменения пространственной структуры популяции при климатических изменениях.
Рассматривается подход к моделированию кибернетического противоборства команд интеллектуальных агентов на примере распределенных атак «отказ в обслуживании» и механизмов защиты от них. Разработана программная среда моделирования на базе OMNeT++ INET Framework. Среда включает агентские компоненты и библиотеки атак и механизмов защиты. Описаны проведенные эксперименты.
Обсуждаются достоинства спецификации знаний о динамике непрерывных систем путем формирования структурных динамических схем. Рассматривается подход к разработке исполняемых спецификаций структурных схем динамических систем. Подход основан на программной реализации транзитивного замыкания отношений следования между состояниями процессов, протекающих в основных элементарных динамических звеньях.
В работе рассмотрен подход к построению моделей в относительных величинах на основе исчисления долевых структур.
Рассмотрены основные цели, решаемые системами высокой готовности. Как пример приведена архитектура и принципы работы кластера с различным количеством узлов. Проведено экспериментальное исследование зависимости критерия готовности от архитектуры кластера. Рассмотрено изменение этой зависимости при различных порядковых отношениях между исходными характеристиками.
Приведена технология построения функциональной модели объекта, оценки её трудоёмкости и циклической сложности. Кратко рассмотрены соответствующие инструментальные средства.
Рассмотрена проблема обобщения локальных свойств зеркальной симметрии элементарного процесса рассеяния поляризованного излучения на уровень процессов многократного рассеяния в плоском однородном слое конечной оптической толщины. Введены новые понятия в классическую теорию переноса поляризованного излучения — единая поляриметрическая функция и поляриметрические инварианты. Как пример их использования рассмотрено поле поляризованного излучения системы «атмосфера-подстилающая поверхность».
В статье рассматривается проблема прямого моделирования процесса формирования квантово-размерных наноостровков CdSe на поверхности ZnSe в режиме реального времени. Так же предлагаются возможные методы моделирования, которые позволят решить поставленную задачу.
Предложенный подход дает возможность оценки надежности программных систем при недостаточной информации о надежности модулей и компонент, из которых состоит система.
Логико-лингвистическое моделирование целеполагания в промышленных организационных системах предполагает лингвистическую формализацию цели. Для лингвистической формализации цели предложены настраиваемая на предметную область и решаемую проблему специфическая деятельностная модель цели и разработанный на ее основе адаптивный язык представления целей.
Настоящая статья предлагает математические модели, позволяющие оптимально использовать источники знаний, на основе заданных критериев.
Одним из наиболее ответственных и значительных этапов прединвестиционных исследований является обоснование экономической эффективности инвестиционного проекта, включающее анализ и интегральную оценку всей имеющейся технико-экономической и финансовой информации. Поскольку процесс создания и реализации инвестиционного проекта является сложным динамическим процессом, для его описания и оценки удобно использовать имитационные математические модели, реализуемые с помощью компьютера. В данной статье рассматривается структура, а также методы расчета и оценки показателей эффективности имитационных математических моделей на примере математической модели инвестиционного проекта организации небольшой гостиницы.
Рассматриваются вопросы формирования управления в сетевых организациях. Формируется новое понимание сущности сетевой организации. Предлагаются концептуальная и интегральная модели организации технических средств поддержки вузовского учебного процесса.
Представлены результаты исследований Многофазного метода и робастного алгоритма управления нечеткой логики, основанных на Модели памяти формы, с визуальным наведением для автономных роботов и космических манипуляторов. Также, представлены результаты экспериментов по использованию метода применительно к задаче обучения показом сборочных роботов в режиме реального времени с использованием 6-ти координатной задающей перчатки. Описаны различные варианты задающих реперных устройств. Дающих реперных устройств. Эти исследования направлены на создание нового человеко-машинного интерфейса для мини- и микро- робототехники, сборочных роботов для промышленности и космоса.
В работе дается доступный автору обзор проблемы создания баз фрагментарных моделей предметных областей, как составной части технологии множественного моделирования, предложенной автором в середине 90-х годов. Назначение статьи — привлечение внимания исследователей к затронутой проблеме.
Рассмотрены актуальные проблемы имитационного моделирования спектральных полей поляризованного излучения природных сред на базе сформулированного автором принципа зеркальной симметрии и использования точных интегральных уравнений теории многократного рассеяния света. Применительно к современным задачам аэрокосмического мониторинга природных сред обсуждены проблемы космической информатики, связанные с построением многофункциональных геоинформационных систем.
Представлена модель поверхности трения, в которой учитывается макро и микро геометрические отклонения от номинальных размеров.
Дается формализованное представление "Доктрины информационной безопасности" в терминах и средствами модели, разработанной для анализа и оценивания защищенности информационных объектов. Подчеркивается совпадение основных категорий, используемых, как в модели, так и в "Доктрине", что позволило провести естественную формализацию содержания данного документа. Приводятся результаты оценочных расчетов, в том числе, дается количественная оценка мер, предлагаемых в "Доктрине" и иных, подобного масштаба, документах. Показывается возможность применения модели для поддержки реализации "Доктрины" на инженерном уровне и для ее собственного развития.
Рассматривается проект сетевого программного комплекса поддержки анализа и оценки защищенности информационных объектов. Приведено краткое описание исходной модели и локальной версии ее программной реализации. Анализируется опыт эксплуатации данной версии, который показал потребность в некоторой интеллектуализации системы моделирования и, прежде всего, создания информационного ресурса, функциональные и структурные свойства которого позволяют квалифицировать его как базу знаний. Показа- на необходимость перехода от локального продукта и индивидуального использования к клиент-серверной технологии и коллективному развитию ресурса. Представлена структу- ра информационной базы и сетевого программного обеспечения. Намечены дальнейшие пути развития системы в направлении динамического моделирования с использованием данных мониторинга.
Разработка эффективной стратегии снижения регионального загрязнения атмосферы требует выполнения быстрых оценок как существующего уровня загрязнения, так и достигаемого в результате проведения мероприятий по уменьшению промышленных выбросов. Для ускорения соответствующих расчетов эйлерово-лагранжева схема моделирования регионального переноса загрязнения была модифицирована для реализации на многопроцессорных комплексах. Созданная программа испытывалась на трех многопроцессорных системах с локальной памятью в различных программных средах. Полученные результаты показали перспективность применения высокопроизводительных вычислительных систем в задачах управления состоянием природной среды.
Рассматриваются методы структурного синтеза и общие принципы инвариантного анализа сложных нелинейных математических моделей. Аналитическая форма представления моделей имеет вид многопараметрических дифференциальных уравнений или динамических систем с управлением. Вводятся понятия о формальных моделях полиномиального типа, формальных интегральных многообразиях и дифференциальных комплексах. Приводятся примеры алгоритмов. Рассматриваются модели полиномиального и сингулярного типа, обратимые и управляемые, экологические минимального типа. Приводятся примеры компьютерных математических справочных систем.
Рассмотрена задача адаптивного построения модели, направленной на повышение показателей качества обработки информационных последовательностей. В методах обработки данных, которые нашли применение во многих прикладных областях, применяемый анализ объектов наблюдения является вычислительно ресурсоемким и в случае изменения свойств данных, требует большого количества итераций. В статье предложена методика выбора сегментов информационной последовательности, полученных разными способами, отличающаяся использованием функционала качества регрессионных моделей обработки подпоследовательностей. Поступающие на вход последовательности объектов наблюдения подвергаются разделению различными предварительно заданными алгоритмами сегментации. На каждом полученном сегменте обучаются заранее выбранные регрессионные модели и, в зависимости от полученных значений вычисленного функционала качества, происходит назначение лучших по качественным показателям моделей на сегменты. Это позволяет формировать агрегационную модель обработки данных. На основе эксперимента на модельных данных и выборках проведена оценка предлагаемой методики. Получены значения показателя качества MSE и MAE для разных алгоритмов обработки и при различном количестве сегментов. Предлагаемая методика дает возможность повысить показатели MSE и МАЕ за счет сегментации и назначения регрессионных моделей, которые имеют наилучшие показатели на отдельных сегментах. Предложенное решение направлено на дальнейшее усовершенствование ансамблевых методов. Его применение позволяет повысить оперативность настройки базовых алгоритмов в случае трансформации свойств данных и улучшить интерпретируемость результатов. Методика может применяться при разработке моделей и методов обработки информационных последовательностей.
В настоящей статье описывается экспериментальное исследование, направленное на решение проблемы обучения моделей для распознавания речи в условиях малого объема обучающих речевых и текстовых данных. Подробно рассматриваются существующие подходы к решению данной проблемы, в частности, использование преодобученных многоязычных моделей и аугментация данных. В работе проведена адаптация многоязычных моделей на базе Wav2Vec и Whisper к ливвиковскому наречию карельского языка и проведено исследование применения внешней языковой модели для повышения точности распознавания интегральной системы. Кроме того, в статье описаны специально собранная и подготовленная речевая база данных и базовая система распознавания, созданная на основе тулкита Kaldi. Приведены количественные результаты тестирования, которые подтверждают эффективность выбранных методов: так, использование моделей на архитектуре Трансформер, в частности, Wav2Vec, позволило достичь более высоких показателей, чем у базовых моделей, обученных с помощью программных средств Kaldi. Дообучение моделей Wav2Vec снизило количество неправильно распознанных слов до 24,73% на валидационной и до 25,25% на тестовой выборках, а использование модели Wav2Vec-BERT 2.0 с внешней языковой моделью дополнительно уменьшило количество неправильно распознанных слов до 17,12% и 17,72% соответственно. Статья адресована, в первую очередь, специалистам, занимающимся разработкой систем автоматического распознавания речи для малоресурсных языков и распознаванием речи на прибалтийско-финских языках, в частности, результаты этой работы могут найти практическое применение в полевых исследованиях, при записи текстов на карельском.
Статья посвящена решению проблемы маршрутизации автономных устройств в трёхмерном пространстве, что является актуальной задачей в области интеллектуального управления. Трёхмерное пространство отличается высокой степенью свободы, сложной топологией и динамическими изменениями среды, что значительно усложняет задачу эффективного планирования траекторий. Разработка методов маршрутизации, обеспечивающих безопасность, энерго и вычислительную эффективность, имеет ключевое значение для повышения производительности автономных систем. В работе рассматривается комплексная система маршрутизации, основанная на гибридном подходе, объединяющем высокоуровневое моделирование рабочего пространства с метаэвристическими методами оптимизации. Для представления трёхмерной среды используются иерархические структуры данных, такие как октодеревья, что обеспечивает компактность и гибкость пространственных моделей. Эти модели преобразуются в графовые структуры, что позволяет описать маршрутизацию в виде оптимизационной задачи на графах. Предложен модифицированный метаэвристический муравьиный алгоритм, относящийся к классу роевых методов оптимизации. Алгоритм ориентирован на построение безопасных и энергоэффективных маршрутов, а также на решение задач поиска кратчайших гамельтоновых циклов и динамической перенастройки маршрута в условиях изменяющейся внешней среды. В работе представлены результаты вычислительного эксперимента, включающие тестирование алгоритма в условиях трёхмерного пространства, и сравнительный анализ с другими алгоритмами маршрутизации. Вычислительный эксперимент подтвердил эффективность разработанного алгоритма маршрутизации, включая сокращение времени вычислений и повышение энергоэффективности автономных устройств. Перспективы дальнейших исследований включают интеграцию предложенной системы в широкий спектр приложений для автономных устройств, направленных на оптимизацию процессов управления и повышение эффективности в динамически изменяющейся внешней среде. Отметим, что разработанный алгоритм может быть адаптирован для решения комплексных задач, в которых маршрутизация и размещение ветрогенераторов на плоскости взаимосвязаны. Задача размещения напрямую связана с построением маршрутов для обслуживания этих объектов, что требует комплексного подхода для эффективного решения этих задач. Это станет частью системы поддержки принятия решений, предназначенной для планирования и обслуживания ветрогенераторных комплексов, обеспечивая их эффективное функционирование и управление ресурсами.
В среде, насыщенной сенсорными стимулами, человеческий опыт формируется за счет сложного взаимодействия множества чувств. Однако при цифровом взаимодействии задействуются преимущественно зрительные и слуховые модальности, в то время как другие сенсорные каналы, такие как обоняние, остаются практически неиспользованными. Технология виртуальной реальности обладает значительным потенциалом для преодоления этого ограничения за счет включения более широкого спектра сенсорных стимулов, что позволяет создавать более погружающий опыт. В данном исследовании представлен новый подход к интеграции обонятельных стимулов в виртуальную среду посредством разработки прогностической модели запахов, названной Сенсорно-Прогностическая Реакционная Структура (SPRF). Цель исследования заключается в улучшении сенсорного измерения виртуальной реальности путем адаптации обонятельных стимулов к конкретному контенту и контексту. Это достигается за счет сбора информации о местоположении источников запахов и их идентификации по характерным признакам, что позволяет воспроизводить их в пространстве виртуальной среды, тем самым повышая вовлеченность и уровень погружения пользователя. Кроме того, в исследовании изучается влияние различных факторов, связанных с запахами, на восприятие и поведение пользователя в виртуальной реальности, с целью разработки прогностических моделей, оптимизированных для интеграции обонятельных стимулов. Эмпирические оценки показывают, что модель SPRF демонстрирует производительность с точностью 98,13%, значительно превосходя обычные модели, такие как сверточные нейронные сети (CNN, 79,46%), сети с долгой краткосрочной памятью (LSTM, 80,37%) и метод опорных векторов (SVM, 85,24%). Кроме того, SPRF обеспечивает заметные улучшения в показателях F1 (на 13,05%-21,38%) и точности (на 12,89%-18,67%) по сравнению с этими альтернативными моделями. Эти результаты подчеркивают эффективность SPRF в развитии интеграции обонятельных стимулов в виртуальной реальности, предлагая ценные идеи для проектирования мультисенсорных цифровых сред.
Предложена концепция автоматизации процесса аннотирования научных материалов (русскоязычных научных статей) и выполнена ее практическая реализация посредством технологий машинного обучения, дообучения больших языковых моделей. Обозначена актуальность корректного и рационального составления аннотаций, выделена проблематика, касающаяся установления баланса между затратами времени на аннотирование и обеспечением соблюдения ключевых требований к аннотации. Проанализированы основы аннотирования, представленные в семействе стандартов по информации, библиотечному и издательскому делу, приведены классификация аннотаций и требования к их наполнению и функционалу. Схемографически представлено существо и содержание процесса аннотирования, типовая структура объекта исследования. Проанализирован вопрос интеграции в процесс аннотирования цифровых технологий, особое внимание уделено преимуществам внедрения машинного обучения и технологий искусственного интеллекта. Кратко описан цифровой инструментарий, применяемый для генерации текста в приложениях обработки естественного языка. Отмечены его недостатки для решения поставленной в данной научной статье задачи. В исследовательской части обоснован выбор модели машинного обучения, применяемый для решения задачи условной генерации текста. Проанализированы существующие предобученные большие языковые модели и с учетом постановки задачи и имеющихся ограничений вычислительных ресурсов выбрана модель ruT5-base. Приведено описание датасета, включающего научные статьи из журналов, включенных в перечень рецензируемых научных изданий, в которых должны быть опубликованы основные научные результаты диссертаций на соискание ученых степеней кандидата и доктора наук. Охарактеризована методика разметки данных, основанная на работе токинезатора предобученной большой языковой модели, графически и таблично приведены численные характеристики распределений датасета и параметры конвейера обучения. Для оценки модели использована метрика качества ROUGE, для оценки результатов – метод экспертных оценок, включающий грамматику и логику в качестве базовых критериев. Качество автоматической генерации аннотаций сопоставимо с реальными текстами, отвечает требованиям информативности, структурированности и компактности. Статья может представлять интерес для аудитории ученых и исследователей, стремящихся оптимизировать свою научную деятельность в части интеграции в процесс написания статей инструментов цифровизации, а также специалистам, занимающимся обучением больших языковых моделей.
В работе рассматривается вычислительная технология построения одного вида моделей мелкомасштабной магнитогидродинамической турбулентности – каскадных моделей (shell models). Любая такая модель является системой обыкновенных квадратично-нелинейных дифференциальных уравнений с постоянными коэффициентами. Каждая фазовая переменная интерпретируется по абсолютной величине как мера интенсивности одного из полей турбулентной системы в определенном диапазоне пространственных масштабов (масштабной оболочке). Уравнения любой каскадной модели должны обладать несколькими квадратичными инвариантами, которые являются аналогами законов сохранения в идеальной магнитогидродинамике. Вывод уравнений модели заключается в получении таких выражений для постоянных коэффициентов, при которых наперед заданные квадратичные выражения действительно будут инвариантами. Вывод этих выражений вручную является достаточно громоздким и вероятность ошибок в формульных преобразованиях велика. Особенно это касается нелокальных моделей, в которых могут взаимодействовать далекие по величине масштабные оболочки. Новизна и оригинальность работы состоит в том, что авторами предложена вычислительная технология, которая позволяет автоматизировать процесс вывода уравнений каскадных моделей. Технология реализована с использованием методов компьютерной алгебры, что позволило получать параметрические классы моделей, в которых инвариантность заданных квадратичных форм выполняется абсолютно точно – в формульном виде. Определение значений параметров в полученном параметрическом классе моделей далее выполняется за счет согласования мер взаимодействия оболочек в модели с вероятностями их взаимодействия в реальной физической системе. Идея описанной технологии и ее реализация принадлежит авторам. Отдельные ее элементы публиковались авторами ранее, однако в настоящей работе впервые дается ее систематическое описание для моделей с комплексными фазовыми переменными и согласованием мер взаимодействия оболочек с вероятностями. Аналогичных работ других авторов ранее не было. Технология позволяет быстро и безошибочно генерировать уравнения новых нелокальных каскадных моделей турбулентности и может быть полезна специалистам, занимающимся моделированием турбулентных систем.
Одним из направлений дальнейшего совершенствования и повышения эффективности применения технических объектов при решении ими целевых задач является применение информационно-управляющих систем (ИУС) для управления сложными техническими объектами. Существующие современные ИУС представляют собой комплекс аппаратно-программных средств, предназначенных для сбора, обработки и хранения информации и управления. В условиях наличия большого количества информации, противоречивых факторов, влияющих на качество управления, принятие обоснованных и своевременных решений в процессе управления невозможно без применения ИУС. Разрабатываемые ИУС, как правило, являются специализированными системами и проектируются для решения конкретных задач. В связи с этим разработка и проектирование ИУС должны проводиться с учетом взаимосвязи с целевыми показателями и особенностями объектов управления, а также результатами всестороннего анализа информации о параметрах ИУС, влияющих на показатели их эффективности. Использование математических моделей для исследования вариантов построения ИУС является основой проектирования и разработки устройств и подсистем ИУС. Разрабатываемые в настоящее время модели ИУС, как правило, позволяют проводить исследования для одностадийных процессов управления с наличием в системе однотипных объектов обслуживания. В то же время современные технические объекты и системы управления представляют собой сложные комплексы с циклически повторяющимися процессами управления разнотипными средствами. Как правило, в таких комплексах имеется набор параллельно работающих устройств (каналов управления), обеспечивающих управление разнотипных объектов на различных стадиях обработки информации. В этом случае структуру ИУС необходимо представлять в виде многофазной многоканальной технической системы, в которой происходит процесс одновременного управления несколькими объектами различных типов. В связи с этим целью статьи является разработка и исследование математической модели ИУС с двумя фазами обработки и наличием определенного количества обслуживающих разнотипных устройств. Основой модели является многофазная сетевая модель системы массового обслуживания. Исследование модели позволяет выбрать вариант построения ИУС, в частности выбрать оптимальное количество каналов обработки для различных типов объектов по критерию оптимальности с учетом ограничений по стоимости и времени обслуживания. Разработан алгоритм выбора варианта построения ИУС и приведен пример расчета количества каналов обработки в двухфазной системе при управлении тремя типами объектов.
Развитие цифровой трансформации требует широкого использования новых технологий в документах по стандартизации. Одной из задач является создание стандартов с машинопонимаемым содержанием, которые позволят использовать цифровые документы на различных этапах разработки и производства без необходимости участия человека-оператора. Целью данной работы является описание подхода для создания и перевода в машинопонимаемое представление нормативных документов отрасли для дальнейшего их использования в программных сервисах и системах. Содержимое SMART-стандарта бывает трех видов: машиночитаемое, машиноинтерпретируемое и машинопонимаемое. Для формализации данных и знаний при решении различных задач активно используются графы знаний. Предложен новый двухуровневый подход для создания и перевода в машинопонимаемое представление нормативных документов как графов знаний. Подход определяет два вида интерпретации такого документа (человекочитаемость и машинопонимаемость) через два связанных формата: граф, каждый семантический узел которого представляет текст на естественном языке, и сеть понятий и строгих связей. Каждому узлу «человекочитаемого» графа соответствует (в общем случае) поддерево машинопонимаемого графа знаний. В качестве основы для обеспечения преобразования одной формы представления SMART-стандарта в другую форму служат LLM модели, дополняемые специализированным адаптером, полученным в результате дообучения с помощью подхода Parameter-Efficient Fine-Tuning. Установлены требования к набору проблемно- и предметно-ориентированных инструментальных средств формирования графов знаний. Показана концептуальная архитектура системы поддержки решения комплекса задач на основе SMART-документов в виде графов, установлены принципы реализации программных компонентов, работающих со знаниями, для интеллектуальных программных сервисов.
Представлен метод итеративной настройки параметров моделей на основе ансамблей деревьев с использованием настройки байесовских гиперпараметров для прогнозирования состояний на примере рака молочной железы. Предлагаемый метод использует три различных набора данных, в том числе набор данных по диагностическому раку молочной железы Висконсина (WDBC), набор данных по надзору, эпидемиологии и конечным результатам (SEER) по раку молочной железы и набор данных по раку молочной железы в Коимбре (BCCD), а также реализует набор данных на основе древовидных ансамблей. Модели, в частности AdaBoost, Gentle-Boost, LogitBoost, Bag и RUSBoost, для прогнозирования рака молочной железы. Байесовская оптимизация использовалась для итеративной настройки гиперпараметров моделей, а производительность моделей оценивалась с использованием нескольких показателей, включая точность, прецизионность, полноту и оценку f1. Наши результаты показывают, что предложенный метод значительно повышает производительность моделей на основе ансамблей деревьев, что приводит к более высокой точности, прецизионности, полноте и оценке f1. По сравнению с другими современными моделями предлагаемый метод более эффективен. Он достиг 100% идеальных результатов по точности, прецизионности, полноте и оценке F1 в наборе данных WDBC. В наборе данных SEER BC точность метода составила 95,9%, прецизионность 97,6%, полнота 94,2% и оценка F1 95,9%. Для набора данных BCCD метод достиг точности 94,7%, прецизионности 90%, полноты 100% и оценки F1 94,7%. Результаты этого исследования имеют важное значение для медицинских работников, поскольку раннее выявление рака молочной железы может значительно повысить шансы на выживание. В целом, это исследование вносит ценный вклад в область прогнозирования рака молочной железы с использованием машинного обучения.
В качестве маркера, характеризующего загрязнение воздуха в приземном слое атмосферы современных городов, часто используется уровень концентрации твердых частиц диаметром 2.5 микрона и меньше (Particulate Matter, PM2.5). В работе обсуждается практика применения для измерения концентрации PM2.5 в условиях городской среды относительно дешевого оптического датчика, входящего в состав станции CityAir. В статье предложена статистически обоснованная корректировка получаемых станциями CityAir первичных данных о значениях концентрации взвешенных частиц PM2.5 в приземном слое атмосферы г. Красноярска. Для построения регрессионных моделей эталонными считались измерения, получаемые от анализаторов E-BAM, расположенных на тех же постах наблюдения, что и корректируемые датчики. Для анализа использовались первичные данные 1) с 9 автоматизированных постов наблюдения краевой ведомственной информационно-аналитической системы данных о состоянии окружающей среды Красноярского края (КВИАС); 2) с 21-й станции CityAir системы мониторинга Красноярского научного центра СО РАН. В работе продемонстрировано, что при корректировке показаний датчиков необходимо учитывать метеорологические показатели. Кроме того, показано, что коэффициенты регрессии существенно зависят от сезона. Проведено сравнение методов обучения с учителем для решения задачи корректировки показаний недорогих датчиков. Дополнительная информация по результатам анализа данных, не вошедшая в текст статьи, размещена на электронном ресурсе https://asm.krasn.ru/ .
Для обеспечения точного и своевременного реагирования на различные типы атак системы обнаружения вторжений собирают и анализируют большое количество данных, которые могут включать в том числе и информацию с ограниченным доступом, например, персональные данные или данные, представляющие коммерческую тайну. Следовательно, такие системы могут быть рассмотрены как источник рисков, связанных с обработкой конфиденциальной информации и нарушением ее безопасности. Применение парадигмы федеративного обучения для построения аналитических моделей обнаружения атак и аномалий может значительно снизить такие риски, поскольку данные, генерируемые локально, не передаются какой-либо третьей стороне, а обучение модели осуществляется локально – на источниках данных. Использование федеративного обучения для обнаружения вторжений позволяет решить проблему обучения на данных, которые принадлежат различным организациям, и которые в силу необходимости обеспечения защиты коммерческой или другой тайны, не могут быть выложены в открытый доступ. Таким образом, данный подход позволяет также расширить и разнообразить множество данных, на которых обучаются аналитические модели анализа и повысить тем самым уровень детектируемости разнородных атак. Благодаря тому, что этот подход способен преодолеть вышеупомянутые проблемы, он активно используется для проектирования новых подходов к обнаружению вторжений и аномалий. Авторы систематизировано исследуют существующие решения для обнаружения вторжений и аномалий на основе федеративного обучения, изучают их преимущества, а также формулируют открытые проблемы, связанные с его применением на практике. Особое внимание уделяется архитектуре предлагаемых систем, применяемым методам и моделям обнаружения вторжений, а также обсуждаются подходы к моделированию взаимодействия между множеством пользователей системы и распределению данных между ними. В заключении авторы формулируют открытые задачи, требующие решения для применения систем обнаружения вторжений, основанных на федеративном обучении, на практике.
В интернете «фейковые новости» - это распространенное явление, которое часто беспокоит общество, поскольку содержит заведомо ложную информацию. Проблема активно исследовалась с использованием обучения с учителем для автоматического обнаружения фейковых новостей. Хотя точность растет, она по-прежнему ограничивается идентификацией ложной информации через каналы на социальных платформах. Это исследование направлено на повышение надежности обнаружения фейковых новостей на платформах социальных сетей путем изучения новостей с неизвестных доменов. Особенно трудно обнаружить и предотвратить распространение информации в социальных сетях во Вьетнаме, потому что все имеют равные права на использование интернета для разных целей. Эти люди имеют доступ к нескольким платформам социальных сетей. Любой пользователь может публиковать или распространять новости через онлайн-платформы. Эти платформы не пытаются проверять пользователей, их местоположение или содержимое их новостей. В результате некоторые пользователи пытаются распространять через эти платформы фейковые новости для пропаганды против отдельного лица, общества, организации или политической партии. Мы предложили проанализировать и разработать модель распознавания фейковых новостей с использованием глубокого обучения (называемого AAFNDL). Метод выполнения работы: 1) во-первых, анализируем существующие методы, такие как представление двунаправленного кодировщика от преобразователя (BERT); 2) приступаем к построению модели для оценки; 3) подходим к применению некоторых современных методов к модели, таких как метод глубокого обучения, метод классификатора и т.д., для классификации ложной информации. Эксперименты показывают, что наш метод может улучшить результаты на 8,72% по сравнению с другими методами.
Статья посвящена разработке модельно-алгоритмического обеспечения и программных средств для автоматизации процессов интеграции данных дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ) и других разнородных информационных ресурсов при решении задач мониторинга и проактивного управления развитием территорий. Отличительной особенностью постановки задачи является включение в состав интегрируемых ресурсов средств моделирования состояния природно-технических объектов, расположенных на анализируемой территории. Основу разработки составляет обоснование технологии интеграции разнородных информационных ресурсов, включающей алгоритм выбора типа архитектуры создаваемого комплекса средств автоматизации, способ описания информационного процесса интеграции данных и их совместной обработки, алгоритм определения наилучшей конфигурации информационных ресурсов при решении тематических задач, а также совокупность программно-технологических решений по интеграции данных ДЗЗ с другими необходимыми данными и их совместному использованию при моделировании. В результате исследований и применения разработанных алгоритмов установлено, что наиболее предпочтительным типом архитектуры систем интеграции разнородных информационных ресурсов является сервис-ориентированная архитектура. Для описания информационного процесса интеграции предложено использование нотации Business Process Model and Notation. Ключевым компонентом разработки в части программно-технологических решений по интеграции разнородных данных является предложенная схема взаимодействия с поставщиками и потребителями данных на основе создания слоя абстракции данных. Применение предложенного решения позволяет привести разнородные данные к единому универсальному формату для последующей совместной обработки на средствах моделирования. Проведенная апробация на конкретных тематических задачах мониторинга и управления развитием территорий показала реализуемость предложенной технологии интеграции и разработанных программно-технологических средств, а также достижение существенного выигрыша в оперативности решения тематических задач.
Применение моделей машинного обучения обуславливает необходимость создания методов, направленных на повышение качественных показателей обработки информации. В большинстве практических случаев диапазоны значений целевых переменных и предикторов формируются под воздействием внешних и внутренних факторов. Такие явления, как дрейф концепций, приводят к тому, что модель со временем понижает показатели полноты и точности результатов. Целью работы является повышение качества анализа выборок и информационных последовательностей на основе многоуровневых моделей для задач классификации и регрессии. Предлагается двухуровневая архитектура обработки данных. На нижнем уровне происходит анализ поступающих на вход информационных потоков и последовательностей, осуществляется решение задач классификации или регрессии. На верхнем уровне выполняется разделения выборок на сегменты, определяются текущие свойства данных в подвыборках и назначаются наиболее подходящие по достигаемым качественным показателям модели нижнего уровня. Приведено формальное описание двухуровневой архитектуры. В целях повышения показателей качества решения задач классификации и регрессии производится предварительная обработка выборки данных, вычисляются качественные показатели моделей, определяются классификаторы, имеющие лучшие результаты. Предложенное решение позволяет реализовывать постоянно обучающиеся системы обработки данных. Оно направлено на снижение затрат на переобучение моделей в случае трансформации свойств данных. Проведены экспериментальные исследования на ряде наборов данных. Численные эксперименты показали, что предложенное решение позволяет повысить качественные показатели обработки. Модель может быть рассмотрена как совершенствование ансамблевых методов обработки информационных потоков и выборок данных. Обучение отдельного классификатора, а не группы сложных классификационных моделей дает возможность уменьшить вычислительные затраты.
Эффективность экономики обусловлена оперативностью пресечения незаконного поведения хозяйствующих субъектов. В условиях ускорения деловой активности важной частью данного условия становится выявление рыночных сговоров на основе статистики электронных следов. В статье представлено решение этой задачи на основе кванто-теоретического подхода к моделированию принятия решений. А именно, когнитивные состояния субъектов представляются комплекснозначными векторами в пространстве, образованном базисными поведенческими альтернативами, тогда как вероятности принятия решений определяются проекциями этих состояний на соответствующие направления. Согласованность многостороннего поведения при этом соответствует запутанности порождающего когнитивного состояния, степень которой измеряется стандартными квантово-теоретическими метриками. Высокое значение метрики свидетельствует о вероятном наличии сговора между рассматриваемыми субъектами. Полученный таким образом метод выявления поведенческой координации апробирован на открытых данных об участии юридических лиц в государственных закупках за период с 2015 по 2020 годы, доступных на федеральном портале https://zakupki.gov.ru. Для использованной выборки построены квантовые модели примерно 80 тысяч уникальных пар и 10 миллионов уникальных троек ИНН. Достоверность выявления сговоров определялась сравнением подозреваемых с открытыми данными Федеральной антимонопольной службы https://br.fas.gov.ru. Согласно полученным функциям ошибок, половина известных парных сговоров выявляется с достоверностью более 50%, что сравнимо с методами выявления на основе классической корреляции и классической взаимной информации. В трёхстороннем случае, напротив, квантовая модель оказывается практически безальтернативной в силу ограниченности классических метрик двусторонней корреляцией. Половина таких сговоров выявляется с достоверностью 40%. Полученные результаты свидетельствуют об эффективности квантово-вероятностного подхода к моделированию многостороннего экономического поведения. Разработанные метрики могут быть использованы в качестве информативных признаков для аналитических систем и алгоритмов машинного обучения подобной направленности.
Статья посвящена исследованию актуального сценария развития популяционных процессов в современных нестабильных биосистемах методами компьютерного моделирования. Биологические инвазии стали чрезвычайно распространенным явлением из-за изменений климата, целенаправленной деятельности с задачей улучшения продуктивности экосистем и случайного стечения обстоятельств. Динамика ситуаций после вселения чужеродного вида чрезвычайно разнообразна. Далеко не всегда вселенец гладко занимает экологическую нишу, как в логистических моделях. В отдельных случаях реализуется явление вспышки численности вплоть до начала разрушения видом своей новой среды. Развитие ситуации после инвазии зависит от суперпозиции биотических и абиотических факторов. На динамику численности вселенца влияет благоприятность сложившихся условий, возможность реализации репродуктивного потенциала и сопротивление биотического окружения. Противодействие развивается с запаздыванием и проявляется при достижении вселенцем значительной численности. Обоснована и разработана непрерывная модель инвазионного процесса с резким переходом в состояние депрессии численности. Стадия популяционного кризиса завершается с переходом к равновесию, так как оказываемое биотической средой сопротивление в модельном сценарии адаптивно и пороговым образом зависит от численности вида-вселенца. Применение вычислительного феноменологического описания сценария с активным, но запаздывающим противодействием среды практически целесообразно для оценки ситуаций при выработке мер искусственного противодействия нежелательному вселенцу. В модели существует режим сохранения колебаний после выхода из стадии депрессии, если эффективность подавления вселенца оказывается недостаточной.
Одной из наиболее важных задач в практической сельскохозяйственной деятельности является идентификация сельскохозяйственных культур, произрастающих на отдельных полях в данный момент и ранее. Для снижения трудоемкости процесса идентификации в последние годы используются данные дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ), в том числе значения индексов, рассчитываемые по ходу периода вегетации. При этом обработка оптических спутниковых снимков и получение достоверных значений индексов зачастую бывает затруднено из-за облачности во время съемки. Для решения этой проблемы в статье предложено использовать в качестве основного показателя, характеризующего сельскохозяйственную культуру, кривую сезонного хода радарного вегетационного индекса с двойной поляризацией (DpRVI). В период 2017-2020 гг. для идентификации культур на опытных полях Дальневосточного научно-исследовательского института сельского хозяйства (ДВ НИИСХ) было получено и обработано 48 радарных снимков Хабаровского муниципального района Хабаровского края со спутника Sentinel-1 (разрешение 22 м, интервал съемки − 12 дней). В качестве основных идентифицируемых культур выступали соя и овес. Также были добавлены пиксели полей, не занятых данными культурами (кормовые травы, заброшенные поля). Были получены ряды значений DpRVI как для отдельных пикселей и полей, так и аппроксимированные ряды для трех классов. Аппроксимация проводилась с использованием функции Гаусса, двойной логистической функции, квадратного и кубического полиномов. Установлено, что оптимальным алгоритмом аппроксимации является использование двойной логистической функции (средняя ошибка составила 4,6%). В среднем, ошибка аппроксимации индекса вегетации для сои не превышала 5%, для многолетних трав – 8,5%, а для овса – 11%. Для опытных полей общей площадью 303 га с известным севооборотом была проведена классификация взвешенным методом k ближайших соседей (обучающая выборка сформирована по данным 2017-2019 гг, тестовая -2020 г.). В результате верно идентифицировано 90% полей. Общая точность классификации по пикселям составила 73%, что позволило выявить несоответствие реальных границ полей заявленным, определить заброшенные и заболоченные участки. Таким образом, установлено, что индекс DpRVI может быть использован для идентификации сельскохозяйственных культур юга Дальнего Востока и служить основой для автоматического классифицирования пахотных земель.
Работа посвящена прогнозированию развития эпидемии COVID-19 с помощью нового метода рандомизированного машинного обучения. Основу метода составляет идея оценивания распределений вероятностей параметров модели по реальным данным вместе с распределением вероятностей измерительных шумов. Энтропийно-оптимальные распределения соответствуют состоянию максимальной неопределенности, что позволяет использовать получаемые в итоге прогнозы, как прогнозы наиболее ``негативного'' сценария исследуемого процесса. Полученные оценки параметров и шумов, которые представляют собой распределения вероятностей, необходимо генерировать, получая таким образом ансамбль траекторий, который требуется анализировать статистическими методами. Для целей такого анализа проводится вычисление средней и медианной по ансамблю траектории, а также траектории, соответствующей средним по распределению значениям параметров модели. Предлагаемый подход используется для прогнозирования общего количества инфицированных с помощью трехпараметрической логистической модели роста. Проведенный эксперимент основан на реальных данных о распространении COVID-19 в нескольких странах Европейского союза. Основной целью эксперимента является демонстрация энтропийно-рандомизированного подхода для прогнозирования эпидемического процесса на основе реальных данных вблизи пика. Существенная неопределенность, содержащаяся в доступных реальных данных моделируется аддитивным шумом в пределах 30%, который используется как на этапе обучения модели, так и при прогнозировании. Для настройки гиперпараметров модели используется схема их настройки по тестовой выборке с последующим переобучением. Показано, что при одинаковых наборах данных, предлагаемый подход позволяет более эффективно прогнозировать развитие эпидемии по сравнению со стандартным подходом, основанным на методе наименьших квадратов.
В статье изучается возможность использования альтернативного подхода к прогнозированию статистических показателей эпидемии вируса нового типа. Представлен систематический обзор моделей прогнозирования эпидемий новых инфекций в зарубежной и российской научной литературе. Анализируется точность модели SIR при прогнозировании весенней волны эпидемии COVID-19 в России. В качестве альтернативного подхода к моделированию эпидемии предлагается использование вместо традиционной модели SIR новой дискретной стохастической модели распространения эпидемии CIR, основанной на балансе показателей эпидемии в текущий и прошлые моменты времени. Новая модель описывает динамику общего количества заболевших (С), общего количества выздоровевших и умерших (R) и числа активных случаев (I). Параметрами системы являются процентный прирост величины C(t) и характеристика динамического баланса эпидемиологического процесса, впервые введенная в этой статье. Сформулирован принцип динамического баланса эпидемиологического процесса, предполагающий наличие у любого процесса свойства близости значений общего количества заболевших в прошлые периоды и значений общего количества выздоровевших и умерших в текущий момент времени. Для вычисления значений характеристики динамического баланса используется задача целочисленного программирования. Продемонстрировано, что в общем случае динамическая характеристика эпидемиологического процесса не является постоянной величиной. Эпидемиологический процесс, динамическая характеристика которого не является постоянной величиной, называется нестационарным. Для построения среднесрочных прогнозов показателей эпидемиологического процесса на промежутках стационарности эпидемиологического процесса разработан специальный алгоритм. Исследован вопрос об использовании этого алгоритма на промежутках стационарности и нестационарности. Приведены примеры применения модели CIR для построения прогнозов рассматриваемых показателей эпидемии в России в мае-июне 2020 года.
Рассматривается задача обнаружения аномальных документов в текстовых коллекциях. Существующие методы выявления аномалий не универсальны и не показывают стабильный результат на разных наборах данных. Точность результатов зависит от выбора параметров на каждом из шагов алгоритма, и для разных коллекций оптимальны различные наборы параметров. Не все из существующих алгоритмов обнаружения аномалий эффективно работают с текстовыми данными, векторное представление которых характеризуется большой размерностью при сильной разреженности. Задача поиска аномалий рассматривается в следующей постановке: требуется проверить новый документ, загружаемый в прикладную интеллектуальную информационную систему (ПИИС), на соответствие хранящейся в ней однородной коллекции документов. В ПИИС, обрабатывающих юридически значимые документы, на методы обнаружения аномалий накладываются следующие ограничения: высокая точность, вычислительная эффективность, воспроизводимость результатов, а также объяснимость решения. Исследуются методы, удовлетворяющие этим условиям. В работе изучается возможность оценки текстовых документов по шкале аномальности путем внедрения в коллекцию заведомо инородного документа. Предложена стратегия обнаружения в документе новизны по отношению к коллекции, предполагающая обоснованный подбор методов и параметров. Показано, как на точность решения влияет выбор вариантов векторизации, принципов токенизации, методов снижения размерности и параметров алгоритмов поиска аномалий. Эксперимент проведен на двух однородных коллекциях нормативно-технических документов: стандартов в отношении информационных технологий и в сфере железных дорог. Использовались подходы: вычисление индекса аномальности как расстояния Хеллингера между распределениями близости документов к центру коллекции и к инородному документу; оптимизация алгоритмов поиска аномалий в зависимости от методов векторизации и снижения размерности. Векторное пространство строилось с помощью преобразования TF-IDF и тематического моделирования ARTM. Тестировались алгоритмы Isolation Forest (изолирующий лес), Local Outlier Factor (локальный фактор выброса), OneClass SVM (вариант метода опорных векторов). Эксперимент подтвердил эффективность предложенной оптимизационной стратегии для определения подходящего метода обнаружения аномалий для заданной текстовой коллекции. При поиске аномалии в рамках тематической кластеризации юридически значимых документов эффективен метод изолирующего леса. При векторизации документов по TF-IDF целесообразно подобрать оптимальные параметры словаря и использовать метод опорных векторов с соответствующей функцией преобразования признакового пространства.
Одной из значимых проблем исследования процессов и явлений в окружающей среде является характерная для технических средств их регистрации пространственно-временная анизотропия. Причиной тому является зачастую крайне неравномерное распределение средств мониторинга по земной поверхности, а также многочисленные выбросы и пропуски в данных, обусловленные как несовершенством используемого оборудования, так и человеческим фактором. Одним из вариантов решения проблемы является применение многоуровневой системы цифровых двойников, базирующихся на соответствующих отраслевых моделях и пополняемой базе архивных данных, что в совокупности с физическими прототипами технических систем обеспечивает высокую плотность покрытия земной поверхности и возможность восстановления соответствующих данных. Вместе с тем нерешенным по-прежнему остается вопрос организации информационного взаимодействия между уровнями системы цифровых двойников, что в значительной степени усугубляется постоянно растущим объемом данных и их неоднородным характером. В работе предлагается организация информационного взаимодействия в системе цифровых двойников на основе формализованного механизма пакетирования пространственно-временной информации, при котором идентификация источников данных выполняется посредством иерархической системы бинарной токенизации. На примере технических систем мониторинга параметров геомагнитного поля и его вариаций рассматриваются особенности практической реализации такого подхода, отличительной особенностью которого является комбинирование традиционной клиент-серверной и инновационной бессерверной архитектур, для реализации высоконагруженного реактивного веб-приложения для работы с анализируемыми данными. Результаты проведенных вычислительных экспериментов подтвердили эффективность предложенных решений, выраженной как в повышении реактивности клиент-ориентированных приложений, так и в увеличении вычислительной скорости формирования и заполнения информационных хранилищ, агрегирующих информацию из распределенных гетерогенных источников.
Представлено сравнение дискретных скрытых марковских моделей и свёрточных нейронных сетей для классификации изображений. После разбивки изображений на части целесообразно получить векторы, которые представляют локальные визуальные структуры, одновременно определяющие изображения глобально через пространственную последовательность. С использованием методов кластеризации создается алфавит из указанных векторов, а затем конструируются последовательности символов, которые описывают статистические модели, соответствующие классам изображений. Скрытые марковские модели в сочетании с методами квантования могут обрабатывать шум и искажения в наблюдениях для решения проблем компьютерного зрения, таких как классификация изображений с изменением освещения и перспективы.
Протестированы архитектуры, основанные на трех, шести и девяти скрытых состояниях, в пользу скорости обнаружения и низкого использования памяти. Также были протестированы два типа ансамблевых моделей. Точность предлагаемого метода была оценена с помощью общедоступных данных; полученные результаты оказались сравнимы с известными оценками при использовании тонко настроенных свёрточных нейронных сетей, но требовали значительно меньших вычислительных ресурсов. Результат представляет интерес при разработке мобильных роботов с вычислительными устройствами, имеющими ограниченное время автономной работы, но требующими способности обнаруживать и добавлять новые объекты в свои системы классификации.
Описывается технология построения нейросетевой системы искусственного интеллекта на стыке декларативного программирования и машинного обучения на основе моделирования кортикальных колонок. Используя доступный материал и сравнительно простые явления, эволюционные механизмы создали сложноорганизованные разумные системы. Из этого следует вывод, что искусственный интеллект также должен основываться на простых, но масштабируемых и биоправдоподобных алгоритмах, в которых стохастическая динамика корковых нейронных модулей позволяет быстро и эффективно находить решения сложных проблем. Цель исследования – алгоритмическая формализация на уровне репликативных нейросетевых комплексов. Базовый модуль искусственного интеллекта представлен как специализация и формализация понятия «китайская комната», введенного Джоном Сёрлом. Приведены результаты экспериментов по прогнозированию бинарных последовательностей. Компьютерная симуляця показала высокую эффективность реализации предложенных алгоритмов, при этом вместо использования для каждой задачи тщательно подобранного и адаптированного отдельного метода с частично эквивалентной переформулировкой задач были применены стандартный единый подход и единые параметры алгоритма. Делается вывод, что результаты экспериментов показывают возможность эффективных прикладных решений на базе предложенной технологии. Представленная технология позволяет создать самообучающиеся и планирующие деятельность системы.
Предложен подход для оценки качества стационарных Марковских моделей без поглощающих состояний на основе меры статистической устойчивости: формулируется описание меры и определяются ее свойства. Показано, что оценки статистической устойчивости моделей описывались разными авторами либо как методологический аспект качества модели, либо в рамках других модельных свойств. При решении практических задач имитационного моделирования, например на основе Марковских моделей, возникает выраженная проблема обеспечения размерности требуемых выборок. На основе введенных формулировок предложен конструктивный подход к решению задач оптимизации объема выборки и анализа статистической волатильности Марковской модели к возникающим аномалиям при ограничениях на точность результатов, что обеспечивает требуемую достоверность и исключение нефункциональной избыточности.
Для анализа вида переходов в матрице переходов введена мера ее дивергенции (нормированная и центрированная). Эта мера не обладает полнотой описания и используется в качестве иллюстративной характеристики моделей определенного свойства. Оценка дивергенции матриц переходов может быть полезна при исследовании моделей с высокой чувствительностью обнаружения исследуемых свойств объектов. Сформулированы ключевые этапы подхода, который связан с исследованием квазиоднородных моделей.
На примере моделирования реального технического объекта с отказами, восстановлениями и профилактикой предложены количественные оценки статистической устойчивости и статистической волатильности модели. Показана эффективность предлагаемых подходов при решении задачи анализа статистической устойчивости в задачах квалиметрического анализа квазиоднородной модели сложных систем. На основе предложенного конструктивного подхода получен оперативный инструмент принятия решений по параметрической и функциональной настройке сложных технических объектов на долгосрочную и краткосрочную перспективы.
Сохранение культурного и исторического наследия разных народов мира и их тщательное изложение - это долгосрочное обязательство ученых и исследователей, работающих во многих областях. На протяжении веков каждое поколение стремится вести учет своего труда, чтобы его могли пересмотреть и изучить следующие поколения. За последние пару лет были разработаны новые информационные и мультимедийные технологии, которые представили новые методы сохранения, обслуживания и распространения огромного количества собранного материала. Эта статья призвана представить виртуальный музей, передовую систему, управляющую разнообразными коллекциями цифровых объектов, которые по-разному организованы с помощью сложной специализированной функциональности. Управление цифровым содержанием требует хорошо продуманной архитектуры, которая включает в себя сервисы для представления, управления и администрирования содержания. Все элементы архитектуры системы взаимосвязаны, поэтому точность каждого элемента имеет большое значение. Эти системы страдают от недостатка инструментов для интеллектуального курирования данных с возможностью проверки данных из разных источников и повышения ценности данных. В этой статье предлагается решение для интеллектуального курирования данных, которое может быть реализовано в виртуальном музее, чтобы предоставить возможность надлежащим образом наблюдать ценные исторические образцы. Решение сфокусировано на процессах валидации и верификации, чтобы предотвратить дублирование записей цифровых объектов, чтобы гарантировать целость данных и более точный поиск знаний.
В статье представлен краткий исторический очерк исследования эффективности целенаправленных процессов функционирования систем, выполнен обзор некоторых актуальных задач исследования операционных свойств, решаемых за рубежом. На основе анализа особенностей исследования эффективности целенаправленных процессов функционирования систем и ряда других операционных свойств отечественными и зарубежными авторами сделан вывод об актуальности решения современных задач исследования операционных свойств на основе аналитического оценивания их показателей. Описаны новые направления исследований операционных свойств систем и процессов их функционирования, таких как потенциал систем и операционные свойства использования информационных технологий. Приведены особенности совершенствуемых систем и процессов их функционирования, а также роль информационных технологий при функционировании совершенствуемых систем.
Описаны особенности целенаправленных изменений систем и переходных процессов при функционировании совершенствуемых систем. Объяснена роль информационных технологий при изменениях функционирования систем. Полученные результаты позволили исследовать операционные свойства совершенствуемых систем и использования информационных технологий. Предложены примеры моделей формирования эффектов функционирования совершенствуемой системы. Модели разработаны с учетом реализации информационных и неинформационных действий при функционировании такой системы. Для унифицированного оценивания показателей операционных свойств предложен метод аналитического оценивания, который основан на применении последовательности вводимых унифицированных схем оценивания. Предложена последовательность из трех таких схем, позволяющая оценить все описанные операционные свойства. Раскрыты особенности оценивания с использованием предложенных схем. Полученные результаты должны позволить перейти к решению задач исследования на математических моделях. Полученные результаты проиллюстрированы на примере расчета показателей операционных свойств использования информационных технологий.
Отсутствие достаточного количества данных шепотной речи для обучения является серьезной проблемой для современных систем автоматического распознавания речи (АРР). Из-за большого акустического различия между обычной и шепотной речью АРР системы значительно снижают производительность при обработке шепота.
В статье приведен анализ подходов к распознаванию нейтральной и шепотной речи на основе традиционных скрытых марковских моделей (СММ) для дикторозависимых (SD) и дикторонезависимых (SI) случаев. Особое внимание уделяется распознаванию шепотной речи с использованием нейтральной речи на этапе обучения (сценарий N/W). Система АРР разработана для распознавания изолированных слов из базы данных (Whi-Spe), включающей пары слов реально произнесенной речи нейтрально и шепотом. В сценарии N/W увеличение надежности достигается с применением предлагаемого частотного преобразования, изначально разработанного для сжатия и декомпрессии речевого сигнала в цифровых телекоммуникационных системах. Вместе с тем сохраняются хорошие показатели в распознавании нейтральной речи.
По сравнению с базовой моделью распознавания с применением Мел-частотных кепстральных коэффициентов (MFCC) точность распознавания слов с использованием кепстральных коэффициентов, полученных с помощью предложенного частотного деформирования (обозначаемого как μFCC), улучшена на 7,36% (SD) и 3,44% (SI) в абсолютных значениях. Кроме того, F-мера (гармоническое среднее значение точности и полноты) для векторов признаков μFCC увеличивается на 6,90% (SD) и 3,59 %(SI). Статистические тесты подтверждают значимость достигнутого улучшения точности распознавания.
Представлен анализ современного состояния исследований по проблеме борьбы с астероидной опасностью, который показал необходимость создания многоуровневой системы поражения астероидов. Приведены разработанные авторами математические модели и исследованы характеристики окололунной системы поражения астероидов. Получены оценки пространственно-временных характеристик и вероятностей поражения астероидов в узловых точках для одного космического аппарата-перехватчика (КАП), на основе которых сделаны выводы о потенциальной эффективности создания такой системы и указаны основные направления дальнейших исследований. Предложена оригинальная динамическая модель планирования применения окололунной системы поражения астероидов группировкой КАП. Проанализированы и обоснованы подходы к решению задач моделирования и планирования ее применения, базирующиеся на комбинированном использовании математического аппарата современной теории оптимального управления и исследования операций. Показано, что разработанное к настоящему времени модельно-алгоритмическое обеспечение можно использовать не только для окололунной, но и на других уровнях системы поражения астероидов.
В статье рассматриваются ситуационно-ориентированные базы данных — информационный процессор в составе веб-приложения, обрабатывающий XML-документы на основе иерархической ситуационной модели (HSM — Hierarchical Situational Model). На данном этапе развития СОБД является репозиторием документов и частью направления NoSQL. Хранилище отображается на гетерогенные документы и обрабатывается в контексте текущей ситуации. Обсуждаются способы задания в HSM виртуальных мультидокументов (ВМД) как совокупности экземпляров документов, отображаемых на реальные данные в различных физических хранилищах. Предлагается структурированный подход, при котором каждый виртуальный документ, входящий в состав ВМД, задается именованным entry-элементом в составе doc-элемента, задающего ВМД в целом и ссылки на такие документы. Внутри entry-элементов, имеющих уникальные имена, указываются запросы на выборку из хранилища XML-документов. Подход иллюстрируется на примерах ВМД, отображаемых на реальные данные в виде таблиц базы данных MySQL, zip-архивов, XML-файлов, веб-сервисов. Благодаря использованию entry-элементов соблюдается принцип инвариантности включая случай, когда изменение отображения не влияет на часть модели с виртуальными документами. Структура виртуальных мультидокументов в СОБД с использованием entry-элементов реализована на платформе PHP сайта СОБД, где доступны образцы программного кода.
Целью работы является построение алгоритма аналитического конструирования последовательного компенсатора в задаче управления техническим объектом с запаздыванием на основе модификации типовых полиномиальных моделей. Получена аналитическая связь характеристической частоты и частоты среза передаточной функции прямой ветви желаемой типовой полиномиальной модели. На основе данной связи произведена модификация типовых полиномиальных моделей с учетом величины запаздывания технического объекта.
Управление техническим объектом с запаздыванием с помощью последовательного компенсатора обладает рядом преимуществ. К ним относятся: минимальный объем измерительной информации для его реализации, представляемый сигналом ошибки воспроизведения системой задающего воздействия, что снимает необходимость введения в состав системы динамического наблюдателя для формирования сигналов оценки компонентов вектора состояния объекта; отсутствие проблемы ненулевых начальных условий, которые могут возникнуть при кратковременных нарушениях нормального функционирования системы, порождаемых наличием в составе системы динамического наблюдателя; простота процедуры конструирования последовательного компенсатора, а также единообразие этой процедуры для технических объектов типа «одномерный вход-одномерный выход» и типа «многомерный вход-многомерный выход».
Описан алгоритм автоматического построения деформируемых 3D моделей лица, основанного на использовании метода Active Shape Models, метода восстановления ландшафтных поверхностей Шепарда и набора частных 3D моделей лиц. Предложена альтернативная к EER оценке точности в задаче распознавания личности по изображению лица, основанная на фиксированном значении оценки FAR. Приведены результаты тестирования описанного алгоритма. Продемонстрированы результаты использования полученных моделей в рамках работы алгоритма распознавания на крупной базе из нескольких тысяч изображений (база изображений FERET за 2000 год), содержащей фотографии людей под углами 0, 45 и 90 градусов относительно оптической оси камеры. Анализ результатов показал, что применение деформируемых моделей лица не снижает качества распознавания личности по изображению лица даже при сложных начальных условиях, а в ряде случаев ведет к улучшению результатов распознавания.
В ряду вопросов, возникающих в ходе разработки программных комплексов для СРВ, необходимо решать как общие для многозадачных систем вопросы обеспечения логической корректности создаваемой системы (сохранение целостности информационных ресурсов, исключения возможности взаимного блокирования задач), так и специфические для СРВ вопросы динамической корректности (своевременности исполнения задач). Решение этих вопросов в конечном счете сводится к проверке корректности размещения в теле каждой из задач синхронизирующих операторов, обеспечивающих согласованное исполнение задач. Такая проверка корректности осуществляется статически. С этой целью строятся модели, отражающие размещение синхронизирующих операторов в задачах приложения.
В настоящей статье предлагаются методы обработки таких моделей посредством построения специальных многодольных графов — графов зависимостей синхронизирующих операторов. Представляются две разновидности таких графов: а) графы связок, обеспечивающие проверку логической корректности многозадачных приложений, (корректность пересечений пар критических интервалов); и б) графы связок и критических интервалов, обеспечивающие проверку динамической корректности приложений для СРВ.
В статье предлагается новый подход к моделированию и проектированию инфокоммуникационных систем, в которых предусмотрена иерархическая многоуровневая маршрутизация. Рассмотрены элементы теоретико-множественного базиса и системы моделей инфокоммуникационной системы, оперирующие не только традиционными модельными элементами — двухполюсными сетями связи, — но и кратными сегментами типа цепь, звезда, кольцо и дерево. С использованием положений теории множеств основным понятиям и процедурам эталонной модели взаимодействия открытых систем ставятся в соответствие математические объекты, обеспечивающие строгое формальное описание инфокоммуникационной системы, в которой реализуются многопутевые многоадресные физические и логические соединения «точка-многоточка», «многоточка-точка», «многоточка-многоточка». На примере моделирования свойства структурной надежности конкретной инфокоммуникационной системы показаны конструктивность, наглядность и системность разработанного подхода.
В статье представлен аналитический обзор основных разновидностей акустических и языковых моделей на основе искусственных нейронных сетей для систем автоматического распознавания речи. Рассмотрены гибридный и тандемный под-ходы объединения скрытых марковских моделей и искусственных нейронных сетей для акустического моделирования, описано построение языковых моделей с применением сетей прямого распространения и рекуррентных нейросетей. Обзор исследований в данной области показывает, что применение искусственных нейронных сетей как на этапе акустического, так и на этапе языкового моделирования позволяет снизить ошибку распознавания слов.
В статье на примерах наиболее распространенных на микро- и макроуровнях экономико-математических моделей предложен подход к построению методики «оптимальной сложности», обеспечивающей минимальную величину суммарной ошибки при заданной продолжительности решения информационно-расчетных задач в рамках модельных исследований организационно-экономических систем. Кроме того, данный подход позволяет обосновать требования к точности входной информации. Показано, что для обеспечения рационального уровня точности моделирования орган управления (заказчик модели) должен учитывать складывающиеся в реальности соотношения точности исходной информации, структурной точности модели, функциональной точности модели и точности вычислительных алгоритмов.
В статье рассматривается задача реализации проактивного управления робототехническими системами (РТС) спасения пострадавших. Применение широ-кой номенклатуры сенсорных элементов в составе РТС позволяет расширить перечень контролируемых параметров и сформировать управляющие воздействия с использованием прогнозирующих и упреждающих возможностей, базирующихся на методах и технологиях комплексного моделирования. Представлен комплекс моделей для выработки решения на оказание помощи пострадавшему. Оценена эффективность такого решения.
В данной статье излагаются результаты исследований по планированию маршрутов автономных подвижных объектов на априорно сформированной многовариантной модели маршрута (МММ) как множестве альтернативных путей из начальной точки в целевую. Построение МММ основывается на компьютерном методе функционально-воксельного моделирования, сочетающем аналитическую форму описания 3D-сцены с воксельным представлением ее локальных геометрических характеристик. Синтез управления движением и стабилизация траектории движения обеспечиваются представлением объекта управления в форме многорежимной модели и применением к ней метода редукции.
Приведены результаты исследований по разработке технологий обработки разносенсорной информации, получаемой бортовой системой машинного зрения, для решения комплекса задач навигации и управления беспилотным летательным аппаратом (БЛА). Проведен анализ предметной области, выделены основные задачи, требующие решения для эффективного выполнения основных функций БЛА. Предложены оригинальные методы комплексирования, основанные на диффузной морфологии, разработаны методики подготовки обучающих выборок и глубокого машинного обучения, обеспечивающие высокое качество распознавания, создана база данных синтезированных изображений для обучения алгоритмов распознавания.
Рассматриваются методы контроля доступа задач к разделяемым ресурсам в программных приложениях для систем реального времени. Приводится детальное представление двух процедур наследования приоритетов задач: непосредственной и транзитивной. Сформулированы достаточные условия, при которых применение непосредственной процедуры предотвращает инверсию приоритетов. Предложена модификация транзитивной процедуры снимающая известные ограничения на структуру приложения, накладываемые ее традиционной реализацией. Эта модификация, кроме того, обеспечивает динамическое обнаружение некорректных ситуаций типа взаимного блокирования задач с возможностью запланированной реакции на такие ситуации.
В статье рассматривается задача создания русскоязычного специального корпуса текстов для тестирования алгоритмов вероятностного тематического моделирования. В качестве наполнения корпуса предлагается использовать статьи международного новостного сайта «Русские Викиновости», распространяемого по свободной лицензии CC BY 2.5. Описан этап предварительной обработки и разметки корпуса текстов. Предложена разметка корпуса текстов, содержащая только необходимую в алгоритмах тематического моделирования информацию.
Рассмотрена задача мультирегрессионной оценки стоимости валютного инструмента на основе адаптивного выбора регрессоров, образованных группой валютных пар, наиболее коррелированных с оцениваемым активом. В условиях хаотической динамики котировок валютных инструментов степень корреляции между валютными парами изменяется во времени. Отсюда возникает задача адаптивного оценивания с переменным составом группы регрессоров. Для оценки потенциального выигрыша, достигаемого при использовании управляющей стратегии на основе предложенного подхода, используется метод эволюционного моделирования.
Рассматривается задача обоснования целесообразных мероприятий информационной безопасности социально важных объектов. Для ее решения предлагается усовершенствованный метод, ориентированный на более гибкий учет особенностей текущих ситуаций. Предложен ряд новых марковских моделей защищаемых процессов и возможных угроз применительно к структурам Пенсионного фонда. Приведены результаты моделирования.
Данная работа посвящена разработке структурной метамодели произвольного протокола информационного взаимодействия. Эта метамодель может быть использована для создания формализованных моделей различных протоколов, построения автоматических декодеров, хранения и обмена информацией о протоколах. Ее использование позволяет упростить многие прикладные задачи анализа данных, сравнения различных протоколов, влияния ошибок в канале связи на правильность декодирования и т.д.
Представлен комплекс нового класса моделей нестационарных систем обслуживания с источником конечного числа заявок. В отличие от традиционных моделей теории массового обслуживания они позволяют моделировать процессы обслуживания на заданном (директивном) временном интервале при общих предположениях о законах распределения временных интервалов между поступлениями и обслуживаниями заявок. Определены принципы построения этих моделей, их графическая интерпретация, расчет вероятностно-временных характеристик, выведены системы дифференциальных уравнений Чепмена — Колмогорова.
В работе представлена ситуационная концептуальная модель, предназначенная для исследования динамических пространственных объектов, в частности, промышленно-природных комплексов (ППК), которая обеспечивает автоматизацию всех этапов вычислительного эксперимента с возможностью равноправной обработки информации от расчетных модулей, имитирующих составные части ППК, и интегрированных с ней ГИС и экспертной системы. Особенности предложенного подхода состоят в широком применении экспертных знаний, поддержке современных сценарных подходов к моделированию, использовании ГИС-технологии не только для графического представления составных частей объекта и результатов моделирования, но также для постановки задачи и выполнения пространственно-зависимых расчетов.
Рассматривается методика формализации нечетких предикатов совместно с четкими логическими переменными для спецификации нечетких логико-динамических ситуаций и четких логических действий (дискретных команд). Методика основана на представлении четких и нечетких логических переменных с помощью функций принадлежности и на применении правил нечеткого вывода. При этом использовались только формы представления нечетких логических функций пригодные также и для представления четких логических функций. На примерах показана возможность применения рассматриваемой методики для компьютерной реализации гибридных процессов.
В данной статье предлагается усовершенствованная методология и технология имитационных исследований сложных систем, как результат развития и совершенствования традиционной методологии. Основным отличием усовершенствованной методологии является последовательная автоматизация процесса исследования и интеграция всех программ в единый комплекс. Программные комплексы, создаваемые на основе данной методологии, позволили в среднем сократить в несколько раз время проведения исследования сложных систем и значительно увеличить круг потенциальных пользователей имитационного моделирования
В статье описывается выбор оптимального фонемного набора для системы автоматического распознавания русской речи. При создании акустических моделей был предложен комбинированный метод для выбора наилучшего фонемного набора, объединяющий статистическую информацию и фонетические знания. В результате применения данного метода к русскому фонетическому набору алфавита IPA (International Phonetic Alphabet) был получен набор из 47 фонологических единиц, который был преобразован в несколько фонемных наборов с разным размером от 27 до 47 единиц. Эксперименты по распознаванию речи показали, что использование сокращенных фонемных наборов позволяет увеличить точность распознавания фонем. В ходе экспериментов с применением расширенной языковой модели и сверхбольшим словарем точность распознавания слов составила 73,1%. Полученные результаты соответствуют качеству распознавания слитной русской речи, полученному на настоящий момент другими организациями.
В статье рассмотрена структура проблематики теории системных (системно-кибернетических) исследований. Результаты соответствующего морфологического анализа представлены в виде морфологического дерева, содержащего четыре ветви (моделирование–анализ–наблюдение–выбор) и 57 листьев — частных задач.
Для алгебраической байесовской сети существует несколько степеней непротиворечивости. В случае скалярного представления вероятности доказана глобальная непротиворечивость результата алгоритма глобального апостериорного вывода. В случае интервальных оценок задача получения непротиворечивого результата осложняется необходимостью использования приближённых методов для получения оценок апостериорной вероятности. Проанализированы результаты работы алгоритмов локального апостериорного вывода в случае интервальных оценок вероятности для всех видов поступающего свидетельства. Предложены дополнительные ограничения для случая нечеткого свидетельства. Доказана экстернальная непротиворечивость сети, полученной в результате глобального апостериорного вывода с использованием данных ограничений.
Сингулярный спектральный анализ (ССА) является относительно новым методом анализа нестационарных временных рядов. Слабой стороной ССА является отсутствие аналитического модельного представления ряда, например, в виде суммы простых функций, компактное аналитическое представление которых могло бы быть нагляднее и доступнее для интерпретации, чем совокупность большого количества компонент. В настоящей работе описан оригинальный метод вариативного моделирования, позволяющий устранить отмеченную слабую сторону ССА путем совместного использования его и метода моделетеки для получения компактного и легко интерпретируемого модельного представления изучаемого временного ряда с желаемым уровнем его адекватности ряду, цели и условиям идентификации. Первый этап предлагаемого метода заключается в разложении исходного временного ряда на компоненты с помощью ССА. Разложение исходного ряда завершается выделением интересующих исследователя компонент. На втором этапе компоненты идентифицируются моделями из априори сформированной моделетеки согласно целям идентификации. Результатом является результирующая модель исходного временного ряда в аддитивной или аддитивно-мультипликативной форме. Применимость метода рассматривается на примерах идентификации искусственного ряда и реальных ежедневного данных изменения мутности воды в реке в г. Челябинске за 2005 г. Первый этап предлагаемого метода заключается в разложении исходного временного ряда на компоненты с помощью ССА. Разложение исходного ряда завершается выделением интересующих исследователя компонент. На втором этапе компоненты идентифицируются моделями из априори сформированной моделетеки согласно целям идентификации. Результатом является результирующая модель исходного временного ряда в аддитивной или аддитивно-мультипликативной форме. Применимость метода рассматривается на примерах идентификации искусственного ряда и реальных ежедневного данных изменения мутности воды в реке в г. Челябинске за 2005 г.
В статье на примере задач, возникающих при исследовании свойств продукции военного назначения, выпускающейся на предприятиях оборонно-промышленного комплекса, описаны задачи исследования операционных и обменных свойств сложных технических систем. Операционные свойства систем характеризуют результаты (эффекты) функционирования систем (к операционным свойствам, в частности, отнесены эффективность функционирования системы для достижения заданной цели, потенциал системы), а обменные свойства характеризуют обмен результатами функционирования (к таким свойствам отнесены конкурентоспособность изделия, конкурентоспособность предприятия). Показано, что обменные свойства систем целесообразно изучать, используя концепцию и методологию оценивания операционных свойств систем. Введены показатели оценивания операционных свойств и на их основе введены показатели обменных свойств систем, допускающие свое прогнозное оценивание на математических моделях, что дает возможность решать спектр актуальных задач исследования операционных и обменных свойств систем. На примере одной из решаемого класса задач выполнена постановка задач исследования операционных и обменных свойств систем.
Данная работа посвящена описанию диалогового модуля разработанного для подвижного робота-гида. Модель управления диалогом представлена как сеть переходов системы из одного состояния в другое в зависимости от двух факторов: коммуникативного и визуального. Описываются детали модуля управления диалогом.
В статье рассматриваются новые подходы к оценке состояния здоровья человека на основе интегрального показателя. Описана математическая модель для расчета введенного показателя. Проведена апробация модели и показателя на пациентах лечебного учреждения здравоохранения
В статье предлагается порождающая графическая вероятностная модель со скрытыми состояниями на основе нелинейных главных многообразий, заданных в виде сетки узлов, для решения задачи классификации временных последовательностей. В качестве метода аппроксимации обучающих данных сеткой узлов использован алгоритм самоорганизующихся карт Кохонена. Модель представлена в виде фактор-графа с описанием применяемых фактор-функций. Разработан метод обучения и вероятностного вывода на предлагаемой модели. Проведена оценка качества классификации предлагаемой модели в сравнении с существующими моделями (HMM, HCRF) на различных наборах данных из репозитория UCI, в том числе проведена сравнительная оценка при малом количестве обучающих данных.
Рассматриваются возможности использования основанного на трансформационных правилах транзитивного подхода для спецификации и компьютерной реализации непрерывных процессов. На примерах показаны приемы преобразования исходных спецификаций процессов в спецификации в виде совокупности трансформационных правил. В качестве исходных рассмотрены спецификации в виде физической модели, структурной схемы динамических звеньев, в виде обыкновенных дифференциальных уравнений. Приведенные примеры демонстрируют простоту, наглядность и универсальность рассматриваемого подхода. Кратко обсуждаются вопросы реализации процессов, специфицированных с помощью правил. Полученные модельные реализации процессов оцениваются с помощью аналитических методов, а также сравниваются с численными решениями, найденными с помощью Matlab и MathCad.
Приводится определение логико-динамической ситуации, используемое при спецификации функционирования гибридных динамических систем, в том числе гибридных систем управления. Обсуждается влияние случайных воздействий на поведение систем. Рассматриваются методы оценки вероятностей возникновения ситуаций, основанные на оценках статистических характеристик случайных процессов. Показаны способы использования этих оценок вероятностей для целей управления и поддержки принятия решений. Приводятся результаты экспериментального исследования рассматриваемых методов.
Рассматривается задача управления телематическими сервисами в гетерогенной виртуальной сети кибер-объектов, к которым относятся различные технические устройства со встроенными средствами организации процессов информационного взаимодействия. Предложенная модель использует технологию виртуализации для организации транспортного уровня мультипротокольных сетей обмена данными. Представленные результаты моделирования процессов, связанных с организацией телематических сервисов, подтверждают возможность создания виртуальных каналов связи, толерантных к задержкам при передаче данных с использованием технологии пакетной коммутации.
В статье предпринята попытка использования математического аппарата нечеткой логики для оценивания эколого-экономической безопасности предприятий и оценки рисков, возникающих в ходе их хозяйственной деятельности. Проведено зонирование угроз эколого-экономической безопасности и разработан метод оценивания эффективности рекомендаций по комплексу необходимых мероприятий для предотвращения ущербов и минимизации потерь.
Цель настоящей работы носит двойственный характер: с одной стороны, в контексте социогуманитарных взглядов на природу интернет-мемов планируется изложить принципы и подходы к построению социоинженерной модели передачи мема от предъявителя к участнику его виртуального круга общения и распространения мема по социально сети, а с другой стороны, осветить вопросы генерации, циркуляции и оценки потенциала влияния мемов, снабдив изложение кейсами-иллюстрациями, чтобы очертить возможность дальнейшего развития социоинженерной и иных формальных моделей мемов с учетом известных на данный момент результатов и потребностей полевых и аналитических исследований социальных сетей в социологических, политологических, психологических, информационно-технических и иных смежных исследованиях.
Рассматриваются возможности использования подхода, основанного на транзитивных (трансформационных) правилах формализма спецификации детерминированных процессов, для реализации случайных процессов и оценки их характеристик. Приводится краткое описание формализма и способы его применения для моделирования динамических систем при наличии случайных воздействий. Обсуждаются методы реализации случайных процессов с заданными статистическими свойствами и методы оценки числовых характеристик и корреляционных функций эргодических случайных процессов. Представлены примеры реализации случайных процессов и результаты оценки их характеристик и корреляционных функций.
В статье рассматривается использование технологии наземно-космического мониторинга в решении существующей проблемы весенних паводков. Основные представленные темы: сбор исходных данных для моделирования наводнения, существующие подходы и технологии мониторинга наводнений, а также метод построения системы прогнозирования наводнений. Особое внимание уделяется применению разработанного прототипа системы прогнозирования наводнений к весеннему паводку на реке Даугава в районе города Даугавпилс, Латвия. Предлагаемый пример иллюстрирует синергетический эффект от интеграции наземно-космических средств мониторинга для решения задач борьбы с наводнениями путем их упреждающего моделирования.
Проведен анализ современного состояния исследований в области информационных технологий проектирования автоматизированных систем мониторинга для сложных организационно-технических систем, решающих широкий спектр возложенных на них задач, эффективное функционирование которых немыслимо без наличия автоматизированной системы управления ими. Предложен подход к созданию распреде- ленной системы информации о контроле состояния космических объектов и объектов наземной космической инфраструктуры на основе современных информационных тех- нологий автоматизированного сбора, интеграции и комплексного анализа всех видов информации, циркулирующей в контуре как отдельных автоматизированных систем управления (АСУ) технологическими процессами, так и АСУ подготовки и пуска и АСУ космодрома в целом, и создания многоуровневой АСУ космодрома с использованием современных принципов организации корпоративных информационных систем.
В статье описывается общая архитектура системы верификации правил фильтрации межсетевого экрана, а также рассматриваются аспекты программной реали- зации этой системы. Реализация выполнена на основе применения метода «проверки на модели» (Model Checking). В качестве верификатора используется программная система SPIN. Также был разработан пользовательский интерфейс, который позволяет загружать данные о верифицируемой системе, правила политики фильтрации, управлять процессом верификации, а также в удобном виде представлять ее результаты. Кроме того, в предлагаемой системе реализована возможность применения различных стратегий разрешения аномалий.
В теории алгебраических байесовских сетей (логико-вероятностных графических моделей, использующих для представления знаний с неопределенностью интервальные оценки вероятности истинности пропозициональных формул), формализовано понятие непротиворечивости содержащихся в системе знаний. В работе проанализирован алгоритм обработки поступивших свидетельств с точки зрения сохранения в процессе его выполнения непротиворечивости сети. Предложено улучшение существующего алгоритма, обеспечивающее непротиворечивость результата.
В связи с невозможностью применения некоторых алгоритмов глобального логико-вероятностного вывода над цикличной вторичной структурой алгебраической байесовской сети (АБС) и относительно значительной временной сложностью алгоритма построения такой структуры, целесообразно предъявить критерий, который позволит. Проверять цикличность АБС до процесса построения вторичной структуры. Статья предлагает один из таких критериев, основывающийся на анализе вспомогательной структуры (полусиблингового графа) на предмет наличия циклов особого класса.
В статье рассмотрены проблемы и перспективы автоматизации мониторинга оборота твердых бытовых отходов (ТБО) в Ленинградской области на базе региональной информационно-аналитической системы: обнаружение и идентификация мест несанкционированного размещения, поддержка принятия решений по размещению новых полигонов ТБО c учетом экологических ограничений, транспортной логистики и сезонной зависимости. Приведены результаты моделирования оптимального размещения сети полигонов по нескольким сценариям, использование данных краудсорсинга по обнаружению несанкционированных свалок.
Представлен метод оценки продолжительности обработки внешних событий программными приложениями в распределенных системах реального времени. Показано, что на выполнимость таких приложений могут влиять вариации продолжительности исполнения отдельных задач и передачи отдельных сообщений. Такое влияние необходимо учитывать при оценке выполнимости цепочек задач, участвующих в реакции на конкретные типы внешних событий.
Предложен обзор средств представления и обработки неопределенности, которые могут оказаться полезными для решения задачи оценки интенсивности и производных характеристик поведения респондентов по их самоотчетам об эпизодах поведения. Рассмотрен вероятностный подход, байесовский подход, теория Демпстера–Шефера, теория нечетких множеств и их приложения к решению указанной задачи.
В теории алгебраических байесовских сетей существуют алгоритмы определения возможности построения ациклической вторичной структуры сети по её пер-вичной структуре, и, следовательно, возможности осуществления относительно эффективного апостериорного вывода. Их наличие позволило разработать и описать алгоритм глобального апостериорного вывода, не опирающийся на вторичную структуру таких сетей. Доказано совпадение результатов работы данного алгоритма и известного алгоритма распространения виртуальных свидетельств по графу смежности для случая скалярных оценок вероятностей.
Кибернетическое противоборство знаменует собой новый уровень информационного противоборства, имеющего место в компьютерной инфраструктуре. Новым и достаточно перспективным направлением в защите информации в условиях киберпротивоборства является построение системы интеллектуальных сервисов защиты информации. Система интеллектуальных сервисов защиты информации использует технологию управления информацией и событиями безопасности, что позволяет ей успешно противостоять кибератакам и кибертерроризму и обеспечивать необходимый уровень кибербезопасности защищаемой инфраструктуры. В статье рассматриваются основные положения по построению системы интеллектуальных сервисов защиты и ее отдельных компонентов. На основании результатов рассмотрения общих положений по построению системы интеллектуальных сервисов защиты информации представлены подходы к реализации ряда базовых интеллектуальных сервисов защиты, таких как сервисы сбора, преобразования и хранения информации о событиях безопасности, сервисы моделирования атак и поведения защищаемой системы, сервисы поддержки принятия решений в области обеспечения безопасности и сервисы визуализации информации о безопасности.
Модели поведения пользователей -- одно из основных направлений исследований в области улучшения интернет-поиска; это обычно вероятностные модели, обучающиеся из данных о пользовательских действиях (click logs). Мы представляем обзор современных моделей поведения пользователей, а также рассказываем о том, как модели поведения комбинируются с другими признаками в функции ранжирования
Мы рассматриваем задачу построения байесовской рейтинг-системы, в которой из результатов отдельных матчей/турниров (упорядочиваний на небольшом множестве) обучается единая ранжирующая функция. Расширяя результаты [9], мы строим рейтинг-систему, которая может учитывать дополнительную численную информацию о результатах турниров. Статья содержит подробные описания моделей байесовских рейтинг-систем, алгоритмы вывода и результаты экспериментов.
Условием работы алгоритмов глобального логико-вероятностного вывода в алгебраической байесовской сети (АБС) является отсутствие циклов в ее вторичной структуре. Первичная структура, над которой можно построить ациклическую вторичную, называется ациклической. Цель работы — предложить алгоритм выявления ацикличности первичной структуры на основе оценки числа ребер в ее вторичной структуре без непосредственного построения вторичной структуры, а также оценка сложности этого алгоритма. В работе сформулирован алгоритм выявления ацикличности первичной структуры на основе оценки числа ребер в минимальном графе смежности полным перебором, доказана его корректность, оценена его сложность, предложено улучшение скорости работы этого алгоритма, доказана корректность и оценено время работы улучшенного алгоритма. Также рассмотрены возможности улучшения скорости работы этого алгоритма за счет использования алгоритмов построения элементов третичной полиструктуры АБС.
Рассматривается процесс решения задач исследования потенциала систем и эффективности их функционирования и автоматизация процессов решения этих задач. Задачи исследования потенциала систем относятся к классу новых задач, решение которых должно улучшить функционирование ряда систем, в состав которых входят взаимодействующие коллективы людей и комплексы технических устройств. Приведены примеры практически важных задач исследования потенциала систем и эффективности процессов их функционирования и источники проблемности при их решении. Вскрыта проблема решения задач исследования потенциала систем и эффективности их функционирования. Введен основной принцип исследования – принцип «погружения». На основе использования принципа «погружения» обоснованы требования к моделированию в задачах исследования потенциала систем и эффективности их функционирования, к методам и к информационным технологиям решения этих задач.
В данной работе исследуются взаимосвязи между последними эпизодами потребления алкоголя как показателя рискованности поведения и социально- демографическими и психологическими характеристиками респондента. Для этого строится регрессионная модель с интервалом между интервью и последним эпизодом поведения в качестве зависимой переменной. Рассмотрены критерии качества для регрессионных моделей.
Алгебраическая байесовская сеть (АБС) — одна из логико-вероятностных графических моделей баз фрагментов знаний с неопределенностью. Алгоритмы глобального логико-вероятностного вывода АБС могут применяться при условии ацикличности еѐ вторичной структуры — графа смежности. Существующий метод преобразования графа смежности в дерево смежности ограниченно применим. Цель работы — предложить новые методы преобразования цикличной АБС к ацикличной, основывающиеся на структурной теореме о циклах минимальных графов смежности. В работе предложено два метода устранения циклов и доказана их корректность. Ключевые слова: алгебраические байесовские сети, четвертичная структура, вероятностные графические модели систем знаний, глобальная структура, ацикличность первичной структуры.
Применение SIEM-технологии (технологии управления информацией и событиями безопасности) является перспективным направлением в области защиты информации, особенно для критически важных инфраструктур. В статье приводятся общие положения по построению и функционированию систем, реализующих данную технологию, дается характеристика известных реализаций таких систем, а также обсуждаются особенности проекта MASSIF Седьмой рамочной программы Европейского Союза по созданию перспективных систем управления событиями и информационной безопасностью. Рассматриваются вопросы решения двух ключевых задач проекта, связанных с анализом событий безопасности на основе моделирования сетевых атак и построения репозитория.
Модели поведения пользователей -- одно из основных направлений исследований в области улучшения интернет-поиска; такие модели обычно основаны на графических вероятностных моделях и обучаются из логов пользовательских действий (click logs). В работе вводится новая модель поведения пользователей -- SCM (session click model, клик-модель сессии). Мы показываем, что новая модель проще для вывода, но в практических приложениях даёт результаты лучше, чем существующие модели.
В статье рассматривается обобщенная динамическая модель управления корпоративной информационной системой (КИС), предлагается для коррекции планов ее работы использовать позиционные управления, построенные с использованием метода позиционной оптимизации, приводится обобщенный алгоритм программно-позиционного управления КИС.
Для моделирования различных процессов в таких областях как биоинформатика, распознавание речи, машинный перевод активно используются скрытые марковские модели (СММ). Алгебраические байесовские сети (АБС) являются активно развивающимся аппаратом с широкими возможностями. Цель данной работы — представление более широкого класса скрытых марковских моделей с помощью алгебраических байесовских сетей, чем в более ранних исследованиях. Предложено представление линейной по структуре СММ при помощи АБС и показана его корректность с точки зрения эквивалентности вероятностных семантик.
Статья посвящена использованию современных компьютерных речевых технологий в системах массового обслуживания населения. Рассматриваются проблемы разработки эффективного и удобного речевого интерфейса, методы обнаружения и коррекции ошибок распознавания, модели для сравнительного анализа сценариев речевого диалога, математические модели для вычисления характеристик обслуживания заявок и оптимизации функционирования контакт центров с сервисами самообслуживания на базе распознавания речи.
Алгебраические байесовские сети (АБС) относятся к классу логиковероятностных графических моделей систем знаний с неопределенностью, которые позволяются использовать интервальные оценки вероятности для представления неопределенности в знаниях. Одним из наиболее важных условий работы АБС является отсутствие циклов в их вторичной структуре. Первичная структура, над которой можно построить ациклическую АБС, называется ациклической. Цель работы — предложить алгоритм выявления ацикличности первичной структуры на основе анализа четвертичной структуры АБС, а также оценка сложности этого алгоритма. В работе сформулирован алгоритм выявления ацикличности, доказана его корректность, оценена его сложность и предложен ряд способов, направленных на ускорение работы этого алгоритма.
С точки зрения анализа защищенности от социоинженерных атак, в статье предложено рассматривать комплекс «информационная система – персонал» как сложную реляционную систему, состоящую из критичных документов, хостов, пользователей, злоумышленника, причем каждый элемент системы может быть снабжен набором атрибутов, характеризующих его свойства и связи с другими элементами. В рамках предложенной реляционной модели особую роль играет профиль уязвимостей пользователя; в этом контексте были проанализированы связи между проявлениями психологической защиты пользователя и его склонностью к совершению в условиях социоинженерной атаки небезопасных действий.
Методы оценки схожести музыкальных произведений позволяют реализовать полностью автоматическую рекомендательную систему для музыки, ориентированную на содержание (наподобие Pandora, но без ручного труда экспертов-музыковедов). В статье предлагается новый метод оценки схожести гармонии композиций на основе оригинальной графической вероятностной модели. Модель включает в себя информацию об аккорде и ладе для некоторого момента времени звучания композиции; мы вводим скрытую переменную, стиль, от которой зависит вероятность использования определенного аккорда в контексте определенного лада, и предлагаем сравнивать композиции как векторы-параметры распределений для стилей. По аналогии с некоторыми методами извлечения аккордов рассматриваемая модель не включает ни ритмическую информацию, ни зависимости между соседними аккордами. Описывается реализация модели в системе Infer.NET и осуществляется проверка модели на искусственных данных. Результат работы на реальных данных отрицателен, что свидетельствует о том, что простые модели не подходят для задачи оценки схожести.
Третичная структура алгебраической байесовской сети (АБС) требуется для построения как случайного минимального графа смежности, так и всего множества минимальных графов смежности. Помимо этого она требуется для нахождения лучшей или оптимальной вторичной структуры для заданной первичной структуры АБС. Целью работы является формирование четко определенного понятия третичной структуры АБС и связанных с ней объектов на основе синтеза существующих подходов, а также исследование их свойств. Рассмотрены все существующие подходы к определению понятий«клика», «множество клик» и «граф клик», а также классификация клик максимального графа смежности. Построена единая терминологическая база для описания сопутствующих объектов, удовлетворяющая критериям неизбыточности и полноты систематизации. Третичная полиструктура определена как семейство графов, построенных над подмножествами множества сужений максимального графа смежности, ребра которых соответствуют тем или иным родственным отношениям, определенным в статье. Третичная структура определена как ориентированный граф, ребра которого проведены от родительских вершин к сыновьем, а вершинами являются сужения максимального графа смежности на веса ребер и вершин, а также на пустой вес (родительский граф над расширенным множеством значимых клик).
Роль третичной полиструктуры алгебраической байесовской сети (АБС) заметно возросла. Вводимая изначально в качестве вспомогательного объекта для построения вторичной структуры, третичная полиструктура нашла свое применение в анализе цикличности вторичной структуры без ее непосредственного построения и предполагается к использованию для глобального вывода в АБС. Цель работы — выделение (с последующей систематизацией и оценкой сложности) существующих алгоритмов построения элементов третичной полиструктуры из алгоритмов построения вторичной структуры. В работе рассмотрены существующие алгоритмы построения элементов третичной полиструктуры и оценено время их работы. Приводятся четыре алгоритма построения пустого графа над подмножествами значимых клик и два алгоритма построения родительского графа над множеством стереоклик.
Подход основан на использовании известного ситуационно-событийного формализма спецификации взаимодействующих гибридных процессов. Приводится краткое описание формализма, отмечаются достоинства его применения для компьютерной реализации динамических систем и обсуждаются возможности его использования для автоматической координации процессов. Рассматриваются основанные на этом формализме методы координации гибридных процессов и особенности их использования. Представлены примеры реализации систем автоматической координации, иллюстрирующие применение некоторых методов.
В статье описан один из возможных подходов к развитию модели, предложенной ранее для обработки сведений о последних эпизодах рискованного поведения. Построены модели, позволяющие определить взаимосвязи между параметрами, определяющими интенсивность поведения, и некоторыми демографическими и психологическими характеристиками респондента. Рассмотрен ряд критериев качества для таких моделей. Кроме того, описан один из методов обработки неопределенности, возникающей при исследовании ответов вида «сегодня» на вопрос о времени последнего эпизода.
Алгебраические байесовские сети (АБС) представляют собой логико-вероятностную графическую модель систем знаний с неопределенностью. Работа алгоритмов логико-вероятностного вывода АБС зависит от выбора вторичной структуры, обычно представляемой графом смежности. В частности, возможности применения указанных алгоритмов препятствуют циклы, содержащиеся в этих графах. Цель работы — исследовать циклы вторичной структуры и выявить необходимые и достаточные условия цикличности или ацикличности минимальных графов смежности. Замкнутый сверху граф клик определяется как граф клик с добавленным к нему корнем (пракликой), полусиблинговые циклы определены как циклы, состоящие из вассалов, небратские полусиблинговые циклы определены как полусиблинговые циклы, пересечение всех вассалов, входящих в которые, пусто. Сформулирована и доказана теорема о циклах, утверждающая, что необходимым и достаточным условием цикличности минимального графа смежности является существование небратских полусиблинговых циклов в какой-либо клике. Следствием из теоремы является то, что все минимальные графы смежности, построенные над данной первичной структурой АБС, являются либо циклическими, либо ациклическими одновременно
Цель статьи — познакомить читателя с современным состоянием дел в области автоматического анализа музыкальной гармонии. Мотивацией для исследований в этой области может являться создание автоматических систем рекомендации музыки, ориентированных на содержание (наподобие Pandora, но без ручного труда экспертов-музыковедов). Основное внимание уделено графическим вероятностным моделям как одному из наиболее перспективных подходов, но описываются и альтернативные методы. Рассмотрены работы, использующие марковские цепи, скрытые марковские модели, многоуровневые графические модели. Приведены как работы, моделирующие только гармонию — последовательности аккордов, в некоторых случаях и тональность, — так и работы, включающие в себя информацию о структуре анализируемого произведения (ритмической, голосовой).
Третичная структура алгебраической байесовской сети (АБС), представляемая в виде графа клик, важна для построения и анализа вторичной структуры АБС, а также для анализа ее первичной структуры. В статье предложены два алгоритма построения третичной структуры: алгоритм построения графа клик при помощи потомков и алгоритм построения графа клик снизу—вверх, доказана их корректность и оценено время работы. Оба алгоритма по заданному набору максимальных фрагментов знаний строят два упорядоченных множества, содержащие множества вершин и множества сыновей каждой клики. Приведены примеры первичных структур АБС, на которых первый алгоритм работает быстрее второго и, наоборот, второй — быстрее первого. Также установлены существование и единственность третичной структуры АБС для каждой первичной структуры АБС.
Предложен новый терминологический поход для формализации работы с графами смежности, основанный на понятии торакса, обозначающего множество ребер. Предложена новая система уточненных понятий теории графов смежности: вес, сужение, жила, магистральная связность, минимальный граф смежности. Уточнены также понятие графа смежности и формулировка теоремы о множестве минимальных графов смежности. Сформулирована и доказана лемма о независимом пути, утверждающая, что из набора непересекающихся множеств ребер найдутся два таких, что магистральный путь между ними не пересекается ни с каким множеством из набора.
Предложен многомодельный (полимодельный) подход к описанию и исследованию процессов управления космическими средствами (КСр) в условиях, когда их параметры и структуры изменяются под действием объективных (субъективных), внешних (внутренних) причин. Предлагаемый полимодельный комплекс позволяет при решении задач управления структурной динамикой СУ КСр осуществлять поиск альтернатив не в дискретных, а в конечномерных пространствах, существенно сократить размерность задач структурно-функционального синтеза СУ КСр, решаемых в каждый момент времени, непосредственно формально связать технологию управления космическими аппаратам с результатами их применения по целевому назначению. Конструктивность разработанного подхода иллюстрируется на примере расчета целевых и информационно-технологических возможностей СУ КСр.
Алгебраические байесовские сети (АБС), представляющие собой логико-вероятностную графическую модель систем знаний с неопределенностью и позволяют работать в том числе с интервальными оценками вероятности. Работа алгоритмов АБС во многом опирается на вторичную структуру, представляемую графов смежности. Особую роль играет множество минимальных графов смежности, которое содержат наиболее «эффективные» вторичные структуры. Цель данной статьи — оценить мощность указанного множества. Введено понятие объема, характеризующее число вершин, входящих в компоненты связности строго сужения. Использование понятия объема позволила выразить коэффициент раздробленности клик — ее численную характеристику, через которую была выражена мощность множества минимальных графов смежности.
Существует эффективный алгоритм построения множества минимальных графов смежности по заданному набору максимальных фрагментов (при помощи самоуправляемых клик), а также два улучшения, каждое из которых реализуется в отдельном алгоритме; однако нет алгоритма, который бы реализовал оба улучшения. Цельюданной работы является создание такого алгоритма, который бы реализовывал одновременно ряд улучшений базового алгоритма, вследствие чего он был бы более эффективным, чем существующие.Такой алгоритм был предложен, его корректность доказана.
Рассматривается подход к улучшению процедур построения оценок различных параметров поведения респондентов по сведениям об их последних эпизодах. Предпринята попытка избежать неявного предположения о том, что следующий эпизод происходит в момент интервью (или в ближайшее время после него), поскольку такое утверждение зачастую не соответствует действительности. В работе подробно описаны недостатки такого подхода, а также предложены способы моделирования и обработки неопределенности, связанной с корректным учетом момента интервью и прогнозом следующего эпизода. Разработаны программные приложения, обеспечивающие возможность проведения численных экспериментов, реализующих предложенные модели обработки.
Построен графический формализм «маршрутные сети» для представления структуры программных приложений реального времени. Формализм ориентирован на проверку корректности межзадачных интерфейсов. Определены границы применимости методов анализа корректности межзадачных связей на основе использования графов состояний и переходов. На основе введения понятия профиля задачи построен метод оценки значений фактора блокирования в системах со сцепленными критическими интервалами доступа к разделяемым ресурсам.
Алгебраические байесовские сети представляют собой логико-вероятностную графическую модель систем знаний с неопределенностью и позволяют работать в том числе с интервальными оценками вероятности. Существенной для их работы является вторичная структура, представляемая в виде графа смежности. Данная статья исследует ребра клик минимальных графов смежности для спецификации различных типов клик. В частности, было доказано, что у определенного класса клик, которые являются основными с точки зрения построения множества минимальных графов смежности, множество вершин совпадает с множеством концов особых ребер, вес которых совпадает с весом клики.
Существует эффективный алгоритм построения множества минимальных графов смежности по заданному набору максимальных фрагментов (при помощи само-управляемых клик), однако он может быть улучшен путем привлечения результатов активно разрабатывающейся теории глобальной структуры алгебраической байесовской сети. Целью данной работы является разработать улучшенную версию этого алгоритма за счет усовершенствованного построения множества вершин, входящих в клики: вместо полного перебора всех весов клик и вершин производить поиск для каждой клики ее потомков среди других клик. Предложенное улучшение легко в основу нового алгоритма построения множества минимальных графов смежности при помощи самоуправляемых клик-собственников, корректность которого также была доказана.
Известен эффективный алгоритм построения множества минимальных графов смежности по заданному набору максимальных фрагментов знаний (при помощи самоуправляемых клик), однако этот алгоритм может быть улучшен путем привлечения разработанной теории глобальной структуры алгебраической байесовской сети. Цель работы — улучшить работу этого алгоритма за счет усовершенствованного построения владений (компонент связности строгих сужений) — ключевых объектов в построении данного множество: строить их не прямым поиском, а путем анализа пересечений множеств вершин детей соответствующих клик. Был предложен алгоритм, реализующий предложенные улучшения, и доказана его корректность.
Алгебраические байесовские сети представляют собой логико-вероятностную графическую модель систем знаний с неопределенностью и могут быть применимы в обработкестатистических данных и машинном обучении. Важную роль в их работе играет вторичная структура, представляемая в виде графа смежности. Данная статья вводит классификацию клик минимальных графов смежности в зависимости от числа их детей, а также числа вхождения в них числа особых ребер. Получено восемь различных типов клик, для которых были получены и обоснованыоценки числа зависимых от них компонент (феодов и жил).
Скрытые марковские модели (СММ) и алгебраические байесовские сети (АБС) представляют собой вероятностные графические модели, а потому во многом похожи. СММ получила широкое применение, в то время как АБС пока не столь распространена, однако ее аппарат позволяет моделировать и решать задачи СММ. Цель работы — решить первую задачу скрытых марковских моделей при помощи апостериорного вывода АБС. В статье предложен алгоритм для оценки вероятности наблюдаемой последовательности в бинарных линейных по структуре СММ с помощью апостериорного вывода АБС.
Рассматривается вариант системы интерактивного телевидения, использующей многомодальный интерфейс для заказа мультимедийного контента, интересующего пользователя, и управления стандартными функциями телевизора. Разработанная диалоговая модель на основе аннотированной базы данных по телепередачам и каналам обеспечивает поиск и выбор необходимой передачи с ее последующей трансляцией.
Для распознавания слитной речи со сверхбольшим словарем распознавателю необходима модель языка, описывающая допустимые фразы. В статье представлены результаты экспериментов по распознаванию слитной речи со сверхбольшим (более 100 тыс. слов) словарем с применением n-граммных моделей языка. Проведено количественное сравнение точности распознавания слов, символов и фонем в зависимости от используемой n-граммной модели при изменении n от 0 до 3.
Приведены результаты систематизации данных о современном уровне разработки общего логико-вероятностного метода (ОЛВМ), теории и технологии автоматизированного структурно-логического моделирования (АСМ). Определены основные разделы и направления дальнейшего развития ОЛВМ анализа систем, дана их краткая содержательная характеристика, приведены примеры решения задач.
Известна схема алгоритма, которая позволяет строить множество минимальных графов смежности по заданному набору максимальных фрагментов знаний (МФЗ), однако алгоритм может быть улучшен путем привлечения разработанной теории глобальной структуры алгебраической байесовской сети. Цель исследования — улучшить работу это алгоритма. Были выдвинуты и обоснованы три улучшения известного алгоритма: 1) исключение незначимых сужений, 2) исключение клик с единственным владением и 3) априорный учет однореберных бездетных клик. Предложен алгоритм, реализующий предложенные улучшения и доказана его корректность.
Для моделирования различных процессов в таких областях, как распознавание речи, теория информации, машинный перевод, молекулярная биология, широко используются вероятностно-графические модели в том числе скрытые марковские модели и байесовские сети. Цель данной работы — исследовать взаимосвязь между скрытой марковской моделью и алгебраической байесовской сетью. Предложен алгоритм представления бинарной линейной по структуре скрытых марковских моделей в виде алгебраических байесовских сетей. Доказана теорема о совпадении вероятностных семантик скрытых марковских моделей и алгебраических байесовских сетей.
Рассматривается развитие процедур оценивания интенсивности поведения по данным о минимальном, максимальном и обычном интервале между эпизодами указанного поведения. Математической моделью поведения выступает пуассоновский процесс; наблюдения представляют собой ответы респондентов на естественном языке об указанных интервалах. Описанный в статье подход учитывает гранулярность исходных данных и основывается на использовании аппарата порядковых статистик и применении метода рандомизации. Рассмотрены примеры применения полученных оценок для анализа не только рискованного, но и ругих видов социально-значимого поведения.
Рассмотрен класс задач, при решении которых необходимо оценивать результаты функционирования (эффекты) организационно-технических систем. Показана необходимость решения задачи автоматизации построения комплекса моделей организационно-технических систем и процессов их функционирования для последующего использования построенных моделей при оценивании эффектов. Выполнена формализация задачи, предложена концепция ее решения на основе использования трансформаций теоретико-графовых моделей. Предложен пример решения задачи. Рассмотрены перспективные направления дальнейших исследований.
Изложен подход к использованию средств языка XML для спецификации межзадачных и внешних интерфейсов в программных приложениях реального времени. Спецификации позволяют представлять множество задач, составляющих программное приложение; последовательность сегментов кода в каждой из задач; множество интерфейсных элементов, обеспечивающих межзадачные связи; множество датчиков и эффекторов, реализующих связь программного приложения с внешним оборудованием. Элементы спецификации снабжаются динамическими характеристиками исполнения моделируемых объектов. Обработка спецификаций позволяет проверять гарантии своевременности выполнения функций системы реального времени.
Обсуждаются преимущества представления моделей сложных динамических систем в виде иерархического комплекса взаимодействующих моделей отдельных подсистем. Предлагается холоническая структура комплекса и расширенный ситуационно-событийный формализм спецификации гибридных процессов, который позволяет обеспечить спецификацию процессов в моделях с учетом взаимодействия моделей между собой и с внешней средой. Показано, что предложенный формализм позволяет моделировать структурные изменения систем. Рассматриваются некоторые вопросы реализации подобного комплекса моделей. Приводится иллюстративный пример комплекса моделей, реализованного на основе предложенного формализма. Комплекс обеспечивает моделирование автоматической координации процессов в двух автоматических системах позиционирования ролика на плоскости.
Статья отражает результаты очередного этапа исследований, посвященных подходам к оценке интенсивности рискованного поведения. Статья содержит описание способов формирования указанной оценки интенсивности на основе максимального и минимального интервала, а также интервала-медианы между эпизодами поведения. Решение рассматриваемой задачи основывается на формировании и анализе формул для функции распределения (и совместного распределения) соответствующих порядковых статистики, плотности распределения, а также на выборе значений его параметров. Предложены подходы к анализу качества полученных оценок.
Рассматривается проблема создания методологической и технологической поддержки процессов формирования структурированных знаний о моделях функционирования технических систем и правилах принятия решений по управлению их состояниями. Предложена концепция ее решения, основанная на построении общесистемных прототипов таких моделей и правил для класса «технические системы».
Дается краткий анализ состояния информационной безопасности общества. Формулируются актуальные научные проблемы, решение которых позволит снизить риски от информационного вандализма, криминала, терроризма. Предлагаются некоторые подходы к снижению остроты проблемы информационной безопасности.
Алгебраические байесовские сети (АБС) — это логико-вероятностная модель баз фрагментов знаний с вероятностной неопределенностью. Математической моделью фрагмента знаний (ФЗ) в теории АБС выступает идеал конъюнктов с оценками вероятности их истинности, причем оценки могут быть как скалярные, так и интервальные. Алгебраическая байесовская сеть состоит из набора фрагментов званий, который рассматривается как ее первичная структура; связи между фрагментами знаний — вторичная структура АБС — представляются виде графа смежности и его подвидов (дерева смежности и цепи смежности). В статье описаны как структуры данных, которые позволяют представить в СУБД и коде программы на java фрагменты знаний, а также первичную и вторичную структуру АБС, так и реализация основных алгоритмы логико- вероятностного вывода в этих сетях.
В настоящей статье анализируются существующие подходы к верификации протоколов безопасности и демонстрируется невозможность полноценной верификации протоколов безопасности в рамках только одного из подходов. Для решения данной задачи предлагается комбинированный подход к верификации, основанный на объединении сильных сторон существующих методов и средств.
