Software Journal: Theory and Applications (электронный сетевой международный научно-практический журнал) http:// Международный журнал "Программные продукты и системы" - научные статьи в области информационных технологий Fluent CMS Decerns-FT: decision support system for analysis of multi-criteria problems in the fuzzy environment Fuzzy multi-criteria decision analysis (FMCDA) is based on assessing functions of fuzzy arguments and ranking of fuzzy numbers. In the general case, implementing each of the above operations requires using the appropriate computer modules. All the current FMCDA systems are based on approximate estimates of the functions of fuzzy arguments. The purpose of this paper is to create and apply the FMCDA system, which implements all the main approaches to evaluating functions of fuzzy numbers as well as different methods for ranking of fuzzy numbers by a fuzzy extension of the classical MCDA method TOPSIS as an example.

The paper presents the functional capabilities of the developed Decerns-FT computer system and its features, including the usability of fuzzy TOPSIS (FTOPSIS) models of various levels of complexity, depending on the chosen method of evaluating functions of fuzzy arguments and the method for ranking fuzzy numbers; it describes the general structure of the system and its major blocks. In this paper, the example of Decerns-FT implementation is presented to analyze distinctions in ranking alternatives within MCDA problems by different FTOPSIS models with the use of approximate methods for estimating functions of fuzzy numbers, standard fuzzy arithmetic, and a reduced and general transformation methods. For this, the Monte Carlo module is used to generate numerous scenarios for multi-criteria problems. Using the Decerns-FT system, it is shown for the first time that distinctions in the ranking alternatives by FTOPSIS models, which differ in approaches to estimating functions of fuzzy numbers and ranking methods, are significant.

The developed computer system Decerns-FT has no analogs in the class of systems that implement FMCDA models. The modules of the Decerns-FT system form the basis for the development of other FMCDA systems, which are components of the DecernsFMCDA decision support system, designed to solve a wide range of scientific and applied problems of multi-criteria decision analysis in conditions of uncertainty/fuzziness, and also for the use within the relevant university courses and training of specialists.

Fri, 12 Feb 2021 10:12:50 +0300
Neural models of recognition components of complex structure in computer vision systems This paper presents an experiment in the computer vision zone aimed at automatization the neural network training to recognize industrial objects on the example of turbo pump unit parts for the RE-120 rocket engine.
To train the neural network, the authors used both a data set consisting of photos of already existing parts
and a set of images from a CAD-program that simulates the design stage of the required product.

By comparison of test results, it confirmed the hypothesis it is possible to train computer vision systems to distinguish not yet existing objects based on screenshots of their digital counterparts (CAD-models). By collecting the required data before direct production of the product, it is possible to achieve good recognition rates even for an actual object with simple geometry.

The paper presents the results of the application of this method in comparison with the traditional teaching approach, and also considers the perspectives for using this technology in the industry.

Fri, 25 Dec 2020 09:59:12 +0300
Система поддержки принятия решений Decerns-FT для анализа многокритериальных задач в условиях нечеткости В основе нечеткого многокритериального анализа решений (НМКАР) лежат операции оценки функций от нечетких аргументов и ранжирования нечетких чисел. В общем случае реализация каждой из указанных операций требует использования соответствующих компьютерных модулей. Все известные на настоящее время системы НМКАР базируются на приближенных оценках функций от нечетких аргументов. Целью представленной работы является создание и научно-практическое применение системы НМКАР, реализующей все основные подходы к оценке функций от нечетких чисел, а также различные методы ранжирования нечетких чисел на примере нечеткого расширения классического метода многокритериального анализа решения TOPSIS.

В работе представлены функциональные возможности разработанной компьютерной  системы Decerns-FT и ее особенности, включающие возможность использования нечетких моделей FTOPSIS различного уровня сложности в зависимости от выбранного метода оценки функций от нечетких аргументов и метода ранжирования нечетких чисел. Описана общая структура системы и ее основные блоки. Приведен пример использования Decerns-FT для анализа различий в ранжировании альтернатив многокритериальных задач разработанными моделями FTOPSIS с применением приближенных методов оценки функций от нечетких чисел, методов стандартной нечеткой арифметики, а также редуцированного и общего метода трансформации. В рамках решения данной задачи используется модуль Монте-Карло для генерации большого числа сценариев многокритериальных задач. С использованием системы Decerns-FT впервые показано, что различия в ранжировании альтернатив многокритериальных задач моделями FTOPSIS, отличающимися подходами к оценке функций от нечетких чисел и методами ранжирования, являются значимыми.

Разработанная компьютерная система Decerns-FT не имеет аналогов в классе систем, реализующих модели НМКАР. Модули системы Decerns-FT формируют основу для создания других систем НМКАР, являющихся компонентами системы поддержки принятия решений DecernsFMCDA, предназначенной для решения широкого круга научно-прикладных задач многокритериального анализа решений в условиях неопределенности/нечеткости, а также для использования в рамках соответствующих университетских курсов и для тренинга специалистов.

Thu, 10 Dec 2020 00:00:00 +0300
The review of human identification techniques by facial image This paper discusses modern methods and technologies for identification techniques by facial image.
All known approaches are based on the selection and analysis of face parameters in the image and their further processing. Processing the obtained face parameters is mainly based on neural network and mathematical approaches. The disadvantages of the neural network approach are mathematical problems (retraining, choosing
the optimization step, getting into a local optimum).

The problems of the mathematical approach are low speed and low resistance to the image defects, while
the neural network method can correct image defects at the stage of image alignment. Also, the mathematical method is very demanding in terms of computing resources.

During the work on the paper, the method of active form models and the neural network method of identifying a person by the image of a person were selected and tested on two data samples. The active shape model method is used to detect facial features and obtain key points on faces. The neural network method using a convolutional neural network retrieves a descriptor that describes a person, which is a vector of 128 features. Further, by determining the distance between the vectors, the most similar vector is located in the database.

During testing, the speed of the method and the accuracy of the work were measured. The test results showed a performance of approximately 2 secs in two samples and an accuracy of 97 %. These studies are related to the development and implementation of a module for streaming identification of people by video stream, where the reaction speed of the method is very important, as well as its accuracy.

Tue, 13 Oct 2020 13:39:33 +0300
Analysis of X Windows System and Hardware Interaction Methods This article describes several methods that the X Windows System interacts with hardware. The basic 2D hardware acceleration operations were examined using the EXA architecture as an example. Xorg was tested with x11perf version 1.5 to examine the performance.

Testing was carried out in 5 modes, i.e. with 2D hardware acceleration and without. The test results lead to the conclusion that the use of 2D hardware acceleration with EXA is justified when high-resolution images are to be used or it is necessary to reduce the load on the CPU.

Performance testing with disabled hardware interaction (2D GPU + dummy EXA) showed that the use of EXA significantly affects the test rate as 2D GPU + dummy EXA driver performs better compared to the modesetting driver only with a certain set of tests. It’s worth noting that the use of EXA with the DRM stack has to be studied further, since, in most cases, scaling, pixmap copying, solid color filling, and other operations are processed by the CPU when using the DRM stack with the EXA_MIXED_PIXMAPS option. In certain situations, the absence of this option can lead to many visual artifacts in the form of unrendered areas of the image when updating the framebuffer.

Tue, 06 Oct 2020 15:27:20 +0300
Нейросетевые модели распознавания элементов сложных конструкций в системах компьютерного зрения В данной статье представлен эксперимент в области компьютерного зрения, направленный на автоматизирование обучения нейросети распознавать промышленные объекты на примере деталей турбонасосного агрегата ракетного двигателя РД-120. Для обучения нейронной сети использовались как набор данных, состоящий из фотографий уже существующих деталей, так и набор изображений из CAD-программы, имитирующий собой стадию проектирования требуемого изделия.

При сравнении результатов эксперимента подтвердилась гипотеза о том, что возможно обучить системы компьютерного зрения различать еще не существующие объекты на основе скриншотов их цифровых двойников (CAD-модели). Собирая необходимые данные до непосредственного производства продукта, можно добиться хороших показателей распознавания даже реального объекта с простой геометрией.

В статье представлены результаты применения такого метода в сравнении с традиционным подходом обучения, а также рассмотрены перспективы использования данной технологии в промышленности.

Thu, 24 Sep 2020 00:00:00 +0300
Анализ методов взаимодействия графической системы X Windows System с аппаратным обеспечением В статье описаны некоторые методы взаимодействия графической системы X Windows System с аппаратным обеспечением. На примере архитектуры EXA рассмотрены основные операции аппаратного 2D-ускорения.

Для исследования производительности было проведено тестирование Xorg с помощью утилиты x11perf версии 1.5. Тестирование проводилось в 5 режимах с использованием аппаратного 2D-ускорения и без. На основании результатов тестирования можно сделать вывод, что использование аппаратного 2D-ускорения с EXA оправдано в случаях, когда планируется использование изображений с высоким разрешением или есть необходимость снизить загрузку центрального процессора.

Тестирование производительности с отключенным взаимодействием с аппаратной частью (2D GPU + dummy EXA) показало, что использование EXA существенно влияет на скорость выполнения тестов, поскольку только на определенном наборе тестов драйвер 2D GPU + dummy EXA показывает лучший результат относительно драйвера modesetting.

Следует отметить, что использование EXA c DRM-стеком требует дополнительного исследования, так как при использовании DRM-стека с опцией EXA_MIXED_PIXMAPS в большинстве случаев операции масштабирования, копирования pixmap, заливки сплошным цветом и т.д. осуществляются на CPU. В определенных ситуациях отсутствие этой опции может привести к ряду графических артефактов в виде неперерисовывающихся областей изображения при обновлении кадрового буфера.

Tue, 15 Sep 2020 00:00:00 +0300
The design of the algorithm reduction of a binary cooperative assignment problem to a travelling salesman problem The paper considers the pressing problem of reducing some NP-complete problems to others. The primary focus in this paper is the design of the algorithm reduction of a binary cooperative assignment problem to a travelling salesman problem to find its solution and transfer the solving performance of one NP-complete problem to another; there are brief mathematical formulations of the problems.

The paper describes the problems associated with reducing some NP-complete problems to others. As a sample, we consider an example of reducing the traveling salesman problem to the problem of the Hamiltonian cycle. The authors propose a new algorithm for reducing a binary cooperative assignment problem to a travelling salesman problem, which solves the current reduction problems that impose constraints on the NP-complete problems themselves.

The authors investigate the developed algorithm for reducing the accuracy of obtaining the result of the original NP-complete problem and the computational complexity.

The paper mathematically proves that the reduction algorithm does not reduce the accuracy of obtaining a solution to the binary cooperative assignment problem when the salesman problem is accurately solved. There are no restrictions on the problems themselves. The paper contains a mathematical argument for the polynomial computational complexity of the developed reduction algorithm.

For software demonstration of the correct operation, the developed reduction algorithm was implemented in the Java programming language, as well as exact algorithms for solving the binary cooperative assignment problem and the traveling salesman problem.

In this program, experiments were performed to find solutions to the original NP-complete problem with different amounts of input data, and the correctness of the reduction algorithm was confirmed.

The paper describes future trends for the analysis of this area.

Thu, 20 Aug 2020 09:42:21 +0300
Обзор методов идентификации человека по изображению лица В данной статье рассмотрены современные методы и технологии идентификации человека по изображению лица. Все известные подходы основаны на выделении и анализе параметров лица на изображении и на дальнейшей их обработке. Обработка полученных параметров лица в основном базируется на нейросетевом и математическом подходах. Недостатками нейросетевого подхода являются математические проблемы (переобучение, выбор шага оптимизации, попадание в локальный оптимум).

Проблемы математического подхода заключаются в низком быстродействии и слабой устойчивости к дефектам изображения, в то время как нейросетевой метод способен исправить дефекты изображения на этапе выравнивания изображения. Также математический метод очень требователен к вычислительным ресурсам.

В ходе исследования был выбран и протестирован на двух выборках данных метод активных моделей формы и нейросетевой метод идентификации человека по изображению лица. Метод активных моделей формы используется для детектирования черт лица и получения ключевых точек на лица. Нейросетевой метод с использованием сверточной нейронной сети извлекает дескриптор, описывающий лицо, представляющий собой вектор из 128 признаков. Далее путем определения расстояния между векторами в базе находится самый похожий вектор.

В процессе тестирования измерялось быстродействие метода и точность работы. Результаты тестирования показали быстродействие примерно 2 cекунды на двух выборках и точность в пределах 97 %. Данные исследования связаны с разработкой и реализацией модуля для потоковой идентификации людей по видеопотоку, где очень важна скорость реакции метода, а также его точность.

Sun, 16 Aug 2020 00:00:00 +0300
Information monitoring system design for industrial enterprises Computerized servicing of management systems and equipment according to their real situation is an actual line of research.

The implementation of such developments at the productions allows us to keep costs down to the preventive protective service and also to protect the afore-precaution of possible unscheduled downtimes. The key role
in solving this problem is supervision over the technical condition of a production technique, machinery, equipment. This implies the creation of a fundamentally new paradigm for building the monitoring system of the state assessment and industrial control. Incidentally, the use of artificial intelligence methods gives its efficiency factor.

The paper summarizes the description of the construction principle of the information monitoring system for condition monitoring of machinery and the industrial plant equipment. The paper substantiates the general requirements for monitoring systems.

There are the use case diagrams, namely: deployment diagrams, state diagrams, information model diagrams, and component diagrams in the paper.

The authors determine the basic software requirements for the designed monitoring system.

Implemented monitoring system software for an abstract industrial enterprise.

Wed, 05 Aug 2020 13:08:18 +0300
Разработка алгоритма приведения двухуровневой кооперативной задачи о назначениях к задаче коммивояжера Статья посвящена актуальной проблеме приведения одних NP-полных задач к другим. Основное внимание в работе авторы уделяют разработке алгоритма приведения двухуровневой кооперативной задачи о назначениях к задаче коммивояжера для поиска ее решения и перенесения результатов решения одной NP-полной задачи в другую, приведены краткие математические формулировки задач.

В статье описываются проблемы, связанные с приведением одних NP-полных задач к другим. Как образец рассматривается пример приведения задачи коммивояжера к задаче гамильтонова цикла, предлагается новый алгоритм приведения двухуровневой кооперативной задачи о назначениях к задаче коммивояжера, в котором решены существующие проблемы приведения, накладывающие ограничения на сами NP-полные задачи.

Разработанный алгоритм приведения исследуется на точность получения результата исходной
NP-полной задачи и вычислительную сложность. В работе математически доказывается, что алгоритм приведения не снижает точность получения решения двухуровневой кооперативной задачи о назначениях при точном решении задачи коммивояжера. На сами задачи не накладывается никаких ограничительных условий. Также приведено математическое доказательство полиномиальной вычислительной сложности разработанного алгоритма приведения.

Для программной демонстрации корректности работы разработанный алгоритм приведения был реализован на языке программирования Java, а также реализованы точные алгоритмы решения двухуровневой кооперативной задачи о назначении и задачи коммивояжера. На данной программе были проведены эксперименты с нахождением решений исходной NP-полной задачи с различным количеством входных данных и подтверждена корректность работы алгоритма приведения.

В работе описаны дальнейшие перспективы по исследованию данного направления.

Wed, 10 Jun 2020 00:00:00 +0300
Проектирование информационной системы мониторинга промышленных предприятий Автоматизированное обслуживание систем управления и оборудования по их фактическому состоянию является актуальным направлением исследований. Реализация подобных разработок на предприятиях позволяет снизить затраты на профилактическое обслуживание, а также обеспечить раннее предупреждение возможных внезапных отказов. Ключевая роль в решении данной задачи отводится контролю за техническим состоянием технологий, машин, оборудования. Это предполагает создание принципиально новых подходов к построению мониторинговой системы оценки состояний и управления промышленными объектами. В частности, показывает свою эффективность применение методов искусственного интеллекта.

В работе обобщено описание принципов построения информационной системы мониторинга по контролю технического состояния машин и оборудования промышленного предприятия. Обоснованы общие требования к системам мониторинга. Построены диаграммы вариантов использования, а именно: диаграммы размещения, диаграммы состояний, диаграммы информационной модели и диаграммы компонентов.

Определены основные требования к программному обеспечению спроектированной системы мониторинга. Выполнена реализация программного обеспечения системы мониторинга для абстрактного промышленного предприятия.

Wed, 20 May 2020 00:00:00 +0300
Pattern control system The intellectualization requirement of the artificial entities’ behavior makes us reconsider the logical
and mathematical abstractions underlying the construction of their onboard control systems.

The problem of developing such systems based on pattern theory is actual. It is shown that this ensures the effective experience transfer and ensures the theological approach compatibility and the causal approach.

There is a survey of the identifying problem and building pattern models’ one. There is a proposal to use four information processing positions for this purpose, and there is a development of logical inference method on patterns.

Tue, 19 May 2020 09:56:28 +0300
Development of a multi-user software simulator based on web-technologies The paper describes the relevance of using software simulators in the operator training process. There is a problem of developing a multi-user software simulator based on web technologies in the paper. The set of requirements proposed for the developed solution, which are necessary for learning how to perform technological process operations and developing appropriate action sequences both in the instructor presence and without supervision.

The paper analyzes the available solutions and proposes the developed system architecture, presents its ER-diagram with key description points that affect its operation.

There is a simulator used by a teacher and a learner. There are differences between the training modes, including a mode, designed to learn emergency handling. To show the system capabilities, the authors implemented a few exemplary control panels for training in performing process operations.

The proposed solution has been tested as the «Gazprom Classes» project part. The main advantages of the proposed solution are the development simplicity and the capability to design the control panes with a visual interface.

Tue, 28 Apr 2020 11:26:25 +0300
Approaches to the Electronic Textbook Development for Distance Learning The paper focuses on electronic textbook development for distance learning. The paper contains approaches that allow creating a system for multimedia e-courses, including integration into information systems. E-courses allow you to train school students, professional students and higher educational institutions, employees of enterprises without conducting face-to-face events.

There are basic e-textbook features and open source distance learning systems such as Moodle, Open edX, Atutor, Ilias, and Diskurs. They extend the basic functionality and integrate into information systems. There are conclusions about the need to develop a new solution.

There are requirements for the electronic textbook and the development approach. The proposed solution is suitable for organizations that need to place distance learning tools inside their own information system or on the website. There are main features of the electronic textbook, the architecture, and the data storage model. As the main feature, it is possible to single out the Russian specific consideration in terms of checking expert opinions for the materials publishing possibility. The author tested the solution and highlighted the recommendations and guidelines for further research.

Thu, 16 Apr 2020 09:58:30 +0300
Interactive system of terminological dictionaries as one of the elements in the ontology of scientific knowledge The authors consider the interactive informational system. It is in the Internet. It has over 12, 000 terms belonging to 69 thematic sections (dictionaries) of science and technics. They fit to the level of the State Rubricator of Scientific and Technical Information. Each term has its definitions (probably several) and links to the definition sources. The system includes rubricators of universal decimal classification and library-bibliographical classification (partially). Also the authors defined the correspondence of indexes of these classification systems. They are in the dictionaries. Besides that, authors present the connections between the terms both within one dictionary and with the terms of other dictionaries.

The system orients to the decentralized support and distributed data editing and refilling. In the system, there are three foreseen levels of access rights: 1) user access with rights for data search, data view and developed navigation; 2) editor access, where there are also the rights for entering and editing data in the user rights; 3) administrator access, where the possibility to add new users and set their rights, and modification of the database structure are added to the editor rights. The system allows viewing the information update history (what, when and by who changed something inside the content) as well as ensures a developed navigation among its own elements.

The further development of the system is its integration into the model of the common digital space of scientific knowledge developed with the support of RFBR as a basis for forming the ontology of scientific directions that belongs to the core of this space.

Tue, 24 Mar 2020 10:24:32 +0300
Display Transmitter Link Controller Design Technology for Linux OS The main purpose of the paper is to develop a driver architecture for a display transmitter link controller when the controller has its own registers and memory. The developed architecture should reduce update changes in the implementation code and should not require any special tools or methods to develop its implementations. The paper analyzes publicly accessible DRM subsystem-based drivers and identifies two main architecture types, which serve as a basis for the majority of open source drivers. It also analyzes the strengths and weaknesses of the architecture types to achieve the above purpose. The identified architecture types were used to build a new architecture that has the strengths of both types, which allows achieving the purpose.

The paper also describes the developed driver debugging methods, which are based on the architecture under analysis and take into account the possibility of errors in the hardware, absence or insufficiency of controller documentation and incomplete emulation of the devices being developed. The results were evaluated during development of the DisplayPort driver for a perspective controller, and the driver was tested together with a prototype device and a monitor supporting the DisplayPort 1.1 standard.

The results of this paper can be used to create new transmitter link controller drivers for Unix-like systems both when a production state controller exists and when doing parallel development of a new controller and
a driver for it.

Tue, 24 Mar 2020 10:16:47 +0300
Methods and means of distributed storage systems implementation One of key methods to increase the efficiency of computing resources utilization in supercomputer centers is to link them into a distributed network. For user jobs and data to be able to migrate in a supercomputer center network, there should be a distributed storage system providing a single file space for all centers.

The paper considers the existing methods and means of implementing distributed storage systems and analyzes their applicability to a supercomputer center network. It states the requirements to a distributed storage system for different aspects of its development and use: data and its metadata storage, user job life cycle support, and data security. Additionally, the paper defines possible options and techniques of implementing stated requirements into a distributed storage system of supercomputer center network.

Tue, 24 Mar 2020 10:01:42 +0300
Fuzzy Measure of Reliability to Analyze Aircrafts Technical Condition in the Context of Non-Stochastic Uncertainty Increased level of aircraft complexity and toughened requirements for the efficiency of technical condition technical condition monitoring raised the topical issue of analysis automation. Separate results were obtained, for example, during the development of unified algorithms for automated analysis of telemetric information coming from the board of manned spacecrafts. The basis of algorithms was a set of control methods, in particular, the multilevel control method, condition search trees, condition matrices, etc. With their help it is possible to perform operational analysis of technical condition of the most aircraft systems; however, a significant drawback in this case is that it is impossible to quantitatively assess the reliability of conclusions regarding technical condition of the systems. Stochastic reliability measurement in aircraft control practice is used rather limitedly due to the lack of sufficient statistics, as well as resource and time constraints. In this regard the task to develop the methods for aircrafttechnical condition control that allow getting real-time conclusions about technical condition of the object under control with a quantitative assessment of reliability in the context of non-stochastic uncertainty, is critical at the present time. One of possible variants to resolve it is to use the fuzzy measure of reliability.

Subsystem of technical condition control is one of important components of any modern aircraft control system. In this case the term "control" refers to the process of collecting and processing information in order to predict events. In aircraft control practice the stage of measurement data processing in order to obtain conclusions about technical condition of the object under control is considered as technical condition analysis. The present paper discusses modifications of well-known methods of automated analysis of the technical condition of aircraft on-board systems that are used for various purposes, based on the use of fuzzy measure of reliability.

Tue, 24 Mar 2020 09:46:52 +0300
Outliers detection by voting method during hierarchical data clustering At present, we often face the task of extracting useful information from a large amount of raw data. This process, called Data Mining, combines various approaches to the analysis and processing of data, but it always begins with one specific step – data cleansing. The raw data entering the analysis are often incomplete, weakly structured, they contain duplicate information and anomalies. The presence of anomalies in the array of input data can lead to incorrect interpretation of the extracted information, errors in prediction and greatly reduce the value of the knowledge obtained. Therefore, the development of new approaches to the elimination of anomalies, or outliers, is an actual task. This article discusses an approach to detecting outliers, based on hierarchical data clustering and using a voting method to identify the most likely candidates for the role of outliers.

Tue, 24 Mar 2020 09:34:53 +0300
The software package of 2d image processing for the optoelectronic detection system, tracking and identification of dynamic objects There is a theory and methods of the image adaptive optimized automatic processing. Optoelectronic devices form them upon detection, identification and tracking of the air dynamic objects in the complex background conditions.

The base of them are the wavelet-fractal-correlative methods for information processing without using
of a priori data about the current situation in the controlled zone by the optoelectronic devices.

The authors solved the auto detection problem, the type identification, the dynamic objects tracking in the complex background conditions. They built the image processing algorithm based on the three-dimensional long, low-sized and point-contact low-contrast clusters of the phono-target frame pixels. There is a software implementation of comprehensive algorithm. It is the wavelet-fractal-correlative-statistical algorithm. This algorithm, in automatic mode, provides for solving the detection problem and tracking of the dynamic objects on the phono-target images of the optoelectronic devices. Then this algorithm forms the information for the detection of the dynamic object type. After that it gives the information for the present state analysis of the controlled phono-target environment.

The developed methods and algorithms are new direction in theory and practice of the image digital processing in aprior uncertainties environment.

Mon, 23 Mar 2020 09:28:34 +0300
Solving the problem of placing the VLSI elements based on the integrating of swarm intelligence models into the affine search spaces The paper presents the architecture of a multi-agent system based on natural calculations, which places extra-large integrated circuits’ components using the combined swarm intelligence models. The authors offer new structures of presenting a solution for the problem of placing extra-large integrated circuit elements as chromosomes. There is a modified particle swarm paradigm that differs from the canonical one by the possibility of using the positions with integral-valued parameter values in the affine space.

A developed operator called directed mutation helps to move the swarm of particles in the observed solution area. The authors offer a modified structure of the bees algorithm. The key operation of the algorithm is the research on promising positions in the neighborhood of basic positions.

The tests have proven that when integrating the behavior models of a bee swarm and a particle swarm, the results of the new hybrid algorithm appear to be 11-18 % better than each algorithm results separately.

Tue, 03 Mar 2020 12:59:48 +0300
Программный комплекс обработки двумерных изображений для оптико-электронных систем обнаружения, сопровождения и распознавания динамических объектов Развиты теория и методы адаптивной оптимальной автоматической обработки изображений, формируемых оптико-электронными приборами при обнаружении, распознавании и сопровождении воздушных динамических объектов в сложных фоновых условиях.

В основу положены вейвлет-фрактально-корреляционные принципы обработки информации без использования априорных данных о текущей обстановке в зоне контролируемого оптико-электронным прибором пространства.

Решена проблема автоматического обнаружения, распознавания типа и сопровождения динамических объектов в сложных фоновых условиях. Построены алгоритмы обработки изображений по пространственно протяженным, малоразмерным и точечным слабоконтрастным кластерам пикселей фоноцелевых кадров. Представлена программная реализация комплексного алгоритма, являющегося вейвлет-фрактально-корреляционно-статистическим. Алгоритм обеспечивает в автоматическом режиме
при априорной неопределенности решение задач обнаружения и сопровождения динамических объектов на изображениях фоноцелевых кадров оптико-электронных приборов с последующим формированием информации с целью распознавания типа динамического объекта и выдачи для анализа текущего состояния контролируемой фоноцелевой обстановки.

Разработанные методы и алгоритмы в целом представляют новое направление в теории и практике цифровой обработки изображений в условиях априорной неопределенности.

Tue, 03 Mar 2020 00:00:00 +0300
Подходы к разработке электронного учебника для дистанционного обучения Статья посвящена разработке электронного учебника для дистанционного обучения. Описаны подходы, позволяющие сформировать систему, с помощью которой создаются мультимедийные электронные курсы, в том числе с интеграцией в информационные системы. Электронные курсы позволяют обучать дистанционно учеников школ, студентов профессиональных и высших учебных заведений, работников предприятий.

Выделены базовые возможности электронного учебника и рассмотрены системы дистанционного обучения с открытым исходным кодом, такие как Moodle, Open edX, Atutor, Ilias, Diskurs. Такие системы расширяют базовую функциональность и могут быть интегрированы в информационные системы. Сделаны выводы о необходимости разработки нового решения.

Сформулированы требования к электронному учебнику и описан подход к разработке. Предложенное решение ориентировано на организации, которым необходимо разместить средства дистанционного обучения внутри собственной информационной системы или на сайте. Выделены основные возможности электронного учебника, приведены архитектура и модель хранения данных. В качестве основной особенности можно выделить учет российской специфики в части проверки экспертных заключений на возможность опубликования материалов в открытой печати. Выполнена апробация решения, выделены ограничения и направления дальнейшего развития.

Tue, 03 Mar 2020 00:00:00 +0300
Системы управления на основе паттернов Требование интеллектуализации поведения искусственных сущностей заставляют пересмотреть логические и математические абстракции, положенные в основу построения их бортовых систем управления. Актуальной является проблема разработки таких систем на базе теории паттернов.

В работе показано, что это обеспечивает перенос эффективного опыта и обеспечивает совместимость теологического подхода и подхода, основанного на причинно-следственных связях.

В статье рассматриваются проблемы идентификации и построения моделей паттернов. Предложено для этих целей использовать четыре позиции обработки информации. Описана разработка метода логического вывода на паттернах.

Tue, 03 Mar 2020 00:00:00 +0300
Разработка многопользовательского программного тренажёра с использованием web-технологий В статье обоснована актуальность использования программных тренажеров в обучении операторов технологических процессов. Рассмотрена задача разработки многопользовательского программного тренажера на основе web-технологий. Для этого был сформирован набор требований к разрабатываемому решению, которые необходимы для обучения выполнению операций технологического процесса и для отработки соответствующих последовательностей действий как в присутствии инструктора, так и в его отсутствие.

В статье выполнен анализ готовых решений и приведена архитектура разработанной системы, представлена ее ER-диаграмма с описанием ключевых моментов, влияющих на ее работу.

Описано применение тренажера преподавателем и обучаемым, показаны особенности разных режимов, в частности, режима для обучения алгоритмам выхода из нештатных ситуаций. Представлены примеры пультов управления, которые реализованы в данной системе с целью использования для обучения выполнению операций технологического процесса.

Предложенное решение апробировано в рамках проекта «Газпром-классы». Основные преимущества предложенного решения – простота описания сценариев и возможность визуального формирования пультов, которыми пользуются операторы при выполнении операций технологических процессов.

Tue, 18 Feb 2020 00:00:00 +0300
Решение задачи размещения элементов СБИС на основе интеграции моделей роевого интеллекта в аффинных пространствах поиска В работе описана архитектура многоагентной системы на основе природных вычислений. Система выполняет размещение компонентов сверхбольших интегральных схем, используя объединенные модели роевого интеллекта. Предложены новые структуры представления решения задачи размещения элементов сверхбольших интегральных схем в виде хромосом. Представлена модифицированная парадигма роя частиц, отличающаяся от канонической, возможностью использования в аффинном пространстве позиций с целочисленными значениями параметров.

Передвижение роя частиц в рассматриваемой области решений достигается при помощи разработанного оператора, называемого направленная мутация. Предложена модифицированная структура алгоритма пчел. Ключевой операцией алгоритма является исследование перспективных позиций, лежащих в окрестностях базовых позиций.

Тестовые испытания доказали, что при интеграции моделей поведения роя пчел и роя частиц, результаты нового гибридного алгоритма получаются на 11 – 18 % лучше, чем у каждого алгоритма по отдельности.

Mon, 21 Oct 2019 00:00:00 +0300
Технология разработки драйвера контроллера сопряжения с устройством отображения информации для системы Linux Главная цель статьи – разработка архитектуры драйвера для контроллера сопряжения с устройством отображения информации для случаев, когда у контроллера есть свои собственные регистры и память. Разработанная архитектура должна уменьшить количество обновлений кода реализации и не должна требовать каких-либо специальных инструментов или методов для разработки своих реализаций. В статье анализируются общедоступные драйверы на основе подсистемы DRM и определяются два основных типа архитектуры, которые служат основой для большинства драйверов с открытым исходным кодом. Далее анализируются сильные и слабые стороны типов архитектуры на предмет возможности достижения вышеуказанной цели. Выявленные типы архитектуры были использованы для построения новой архитектуры, которая имеет сильные стороны обоих типов, что позволяет достичь цели.

В статье также описываются разработанные методы отладки драйверов, основанные на анализируемой архитектуре и учитывающие возможность ошибок в оборудовании, отсутствие или недостаточность документации контроллера и неполную эмуляцию разрабатываемых устройств. Результаты оценивались во время разработки драйвера DisplayPort для перспективного контроллера, и этот драйвер был протестирован вместе с прототипом устройства и монитором, поддерживающим стандарт DisplayPort 1.1.

Результаты работы могут быть использованы для создания новых драйверов контроллера сопряжения с устройством отображения информации для Unix-подобных систем, как при наличии контроллера состояния производства, так и при параллельной разработке нового контроллера и драйвера для него.

Wed, 09 Oct 2019 00:00:00 +0300
Интерактивная система терминологических словарей как один из элементов онтологии научных знаний Рассматривается интерактивная информационная система, представленная в Интернете, содержащая более 12 000 терминов, относящихся к 69 тематическим разделам (словарям) науки и техники, соответствующим верхнему уровню Государственного рубрикатора научно-технической информации. Каждый термин представлен своими определениями (возможно, несколькими) и ссылками на источники определений. В систему введены рубрикаторы универсальной десятичной классификации и библиотечно-библиографической классификации (частично), а также определено соответствие индексов этих классификационных систем терминам, включенным в словари. Кроме того, представлены связи между терминами как внутри одного словаря, так и с терминами других словарей.

Система ориентирована на централизованную поддержку и распределенное редактирование и пополнение данных. В системе предусмотрены три уровня прав доступа: 1) пользовательский с правами поиска данных, их просмотра и развитой навигации; 2) редакторский, в котором к пользовательским правам добавлены права ввода и редактирования данных; 3) администраторский, где к правам редактора добавлена возможность ввода новых пользователей и установление их прав, модификация структуры базы данных. Система позволяет просматривать истории изменения информации (кто, что и когда изменял внутри контента), а также обеспечивает развитую навигацию между собственными элементами.

Дальнейшее развитие системы направлено на ее интеграцию в разрабатываемую при поддержке РФФИ модель единого цифрового пространства научных знаний в качестве основы для формирования онтологии научных направлений, входящей в ядро этого пространства.

Tue, 01 Oct 2019 00:00:00 +0300
Методы и средства организации распределенных систем хранения данных Одним из ключевых методов повышения эффективности использования вычислительных ресурсов суперкомпьютерных центров коллективного пользования (СКЦ) является их объединение в единую распределенную сеть. Для возможности миграции пользовательских заданий и данных в сети СКЦ должна быть предусмотрена распределенная система хранения данных (РСХД), обеспечивающая единое файловое пространство для всех центров. Работа авторов посвящена исследованию существующих методов и средств организации распределенных систем хранения данных и анализу их применимости для сети СКЦ. В статье сформулированы требования к РСХД для разных аспектов ее разработки и применения: организации хранения данных и их метаданных, поддержки жизненного цикла пользовательских заданий, обеспечения безопасности данных. Кроме этого, определены возможные варианты и средства реализации в создаваемой РСХД сети СКЦ сформулированных требований.

Thu, 29 Aug 2019 00:00:00 +0300