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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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
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 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.
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.
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 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.
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.
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.
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.
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.
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 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.
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.
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.
В статье описывается способ построения онтологического описания ГРИД-приложений на примере построения онтологического описания диаграмм бизнес-процессов.
Предлагаются основные принципы классификации и моделирования генетического кода на примере баз данных и знаний и гетерогенных нейронных 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.
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.
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.
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.
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.
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».
Приведена технология построения функциональной модели объекта, оценки её трудоёмкости и циклической сложности. Кратко рассмотрены соответствующие инструментальные средства.
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.
В работе рассмотрен подход к построению моделей в относительных величинах на основе исчисления долевых структур.
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.
Представлена модель поверхности трения, в которой учитывается макро и микро геометрические отклонения от номинальных размеров.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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 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 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.
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.
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.
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.
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.
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.
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 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.
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 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.
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 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 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.
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.
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.
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 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.
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.
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
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
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.
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.
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.
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.
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 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.
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.
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 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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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».
