Информатика и автоматизация (Труды СПИИРАН)
Статьи журнала - Информатика и автоматизация (Труды СПИИРАН)
Все статьи: 237
Система SLAM, основанная на скрытых марковских моделях
Статья
Методы одновременной локализации и картографирования (SLAM) являются решением проблемы навигации сервисных роботов. Мы представляем графовую систему SLAM, основанную на скрытых марковских моделях (HMM), где показания датчиков представлены различными символами с использованием ряда методов кластеризации; затем символы объединяются в один для повышения точности с использованием двойных HMM. Универсальность нашей системы позволяет работать с датчиками разных типов или комбинировать датчики, а также реализовать активную или пассивную графовую систему SLAM. В подходе Graph-SLAM, предложенном Karto Robotics International в Cartographer, узлы представляют положение робота, а ребра представляют ограничения между ними. Узлы обычно задаются по непрерывным узлам, за исключением случаев обнаружения замыкания цикла, когда вводятся ограничения на несмежные узлы, что корректирует весь граф. Обнаружение цикливания не является тривиальным; в реализации ROS сопоставление сканирования выполняется с использованием регулировки положения разреженности (SPA). Картограф использует карту занятости, чтобы оценить положение, в котором карта отображается с помощью Gmapping. Робот Toyota HSR (Human Support Robot) использовался для создания набора данных как в реальных, так и в смоделированных условиях соревнований. В нашем представлении SLAM есть оценка одометрии колес в соответствии с начальным положением робота, 2D-лидарное сканирование Hokuyo для наблюдений, а также контроль сигналов и оценка карты окружающего пространства. Мы протестировали нашу систему в задаче о похищенном роботе, обучили начальную модель, затем улучшили ее в онлайн режиме и, наконец, решили задачу SLAM.
Бесплатно
Статья
Обработка естественного языка (NLP) — это разновидность искусственного интеллекта, демонстрирующая, как алгоритмы могут взаимодействовать с людьми на их уникальных языках. Кроме того, анализ настроений в NLP лучше проводится во многих программах, включая оценку настроений на телугу. Для обнаружения текста на телугу используются несколько неконтролируемых алгоритмов машинного обучения, таких как кластеризация k-средних с поиском с кукушкой. Однако эти методы с трудом справляются с кластеризацией данных с переменными размерами и плотностью кластеров, низкой скоростью поиска и плохой точностью сходимости. В ходе этого исследования была разработана уникальная система анализа настроений на основе машинного обучения для текста на телугу, позволяющая устранить указанные недостатки. Первоначально, на этапе предварительной обработки, предлагаемый алгоритм линейного преследования (LPA) удаляет слова в пробелах, знаках препинания и остановках. Затем для маркировки POS в этом исследовании было предложено условное случайное поле с лексическим взвешиванием; После этого предлагается надуманный пассивно-агрессивный классификатор с нечетким взвешиванием (CPSC-FWC) для классификации настроений в тексте на телугу. Следовательно, предлагаемый нами метод дает эффективные результаты с точки зрения точности, воспроизводимости и показателя f1.
Бесплатно
Статья
Статья посвящена исследованию одноканальной системы массового обслуживания. На вход системы подаются два стационарных пуассоновских потока заявок. Первый из них обладает абсолютным приоритетом по отношению ко второму. Емкость системы ограничена k заявками. В системе присутствует вероятностный выталкивающий механизм: если подошедшая высокоприоритетная заявка застает все места в накопителе занятыми, то она с заданной вероятностью выталкивания a может вытеснить из накопителя одну низкоприоритетную заявку, если таковые в нем имеются. Все заявки обслуживаются по одному и тому же показательному закону. Заявки, не сумевшие попасть в систему из-за ограниченности объема накопителя, а также вытесненные из накопителя при срабатывании выталкивающего механизма, не теряются сразу безвозвратно, а направляются в особую часть системы, называемую орбитой и предназначенную для сохранения повторных заявок. На орбите формируются две отдельные неограниченные очереди, состоящие, соответственно, из низкоприоритетных и высокоприоритетных повторных заявок. При отсутствии свободного места в накопителе вновь подошедшие заявки с заданной вероятностью настойчивости q присоединяются к соответствующей орбитальной очереди. Время пребывания повторных заявок на орбите распределено по показательному закону, параметр этого закона различается для разных типов требований. После ожидания на орбите вторичные заявки вновь направляются в систему. Вероятностные характеристики описанной системы рассчитываются методом производящих функций, ранее предложенным авторами для расчета аналогичных систем без повторных требований. Детально исследуется зависимость вероятностей потери обоих типов заявок от параметров системы, прежде всего от вероятности выталкивания a, емкости системы k и вероятности повторного обращения (вероятности настойчивости) q. Показано, что ранее выявленные в аналогичных задачах без повторных обращений эффект запирания системы и эффект линейности закона потерь сохраняют свою силу и при наличии вторичных заявок. Теоретические результаты подкрепляются численными расчетами. Построены области запирания системы и области действия линейного закона потерь. Исследуется влияние вероятности повторного обращения q на форму этих областей, а также на кривые зависимости вероятностей потери обоих типов заявок от вероятности выталкивания a.
Бесплатно
Статья
Мозг считается одним из наиболее эффективных органов, контролирующих организм. Развитие технологий сделало возможным раннее и точное обнаружение опухолей головного мозга, что существенно влияет на их лечение. Применение искусственного интеллекта значительно возросло в области неврологии. В этом систематическом обзоре сравниваются последние методы глубокого обучения (DL), машинного обучения (ML) и гибридные методы для обнаружения рака мозга. В статье дается оценка 36 недавних статей, посвященных этим методам, с учетом наборов данных, методологии, используемых инструментов, достоинств и ограничений. Статьи содержат понятные графики и таблицы. Обнаружение опухолей головного мозга в значительной степени опирается на методы машинного обучения, такие как метод опорных векторов (SVM) и метод нечетких C-средних (FCM). Рекуррентные сверточные нейронные сети (RCNN), плотная сверточная нейронная сеть (DenseNet), сверточные нейронные сети (CNN), остаточная нейронная сеть (ResNet) и глубокие нейронные сети (DNN) — это методы DL, используемые для более эффективного обнаружения опухолей головного мозга. Методы DL и ML объединяются для разработки гибридных методов. Кроме того, приводится краткое описание различных этапов обработки изображений. Систематический обзор выявляет нерешенные проблемы и будущие цели для методов на основе DL и ML для обнаружения опухолей головного мозга. С помощью систематического обзора можно определить наиболее эффективный метод обнаружения опухолей головного мозга и использовать его для улучшения.
Бесплатно
Статья
Использование обучения с подкреплением для создания коллективного поведения роевых роботов является распространенным подходом. Тем не менее, формулирование соответствующей функции вознаграждения, которая соответствовала бы конкретным целям, остается серьезной проблемой, особенно по мере увеличения сложности задач. В этой статье мы разрабатываем модель глубокого обратного обучения с подкреплением, чтобы раскрыть структуры вознаграждения, которые помогают автономным роботам выполнять задачи посредством демонстраций. Модели глубокого обратного обучения с подкреплением особенно хорошо подходят для сложных и динамичных сред, где может быть сложно указать заранее определенные функции вознаграждения. Наша модель может генерировать различное коллективное поведение в соответствии с требуемыми целями и эффективно справляется с непрерывными пространствами состояний и действий, обеспечивая детальное восстановление структур вознаграждения. Мы протестировали модель с помощью роботов E-puck в симуляторе Webots для решения двух задач: поиска рассредоточенных коробок и навигации к заданной позиции. Получение вознаграждения зависит от демонстраций, собранных интеллектуальным предварительно обученным роем, использующим обучение с подкреплением в качестве эксперта. Результаты показывают успешное получение вознаграждения как в сегментированной, так и в непрерывной демонстрации двух типов поведения — поиска и навигации. Наблюдая за изученным поведением роя экспертом и предложенной моделью, можно заметить, что модель не просто клонирует поведение эксперта, но генерирует свои собственные стратегии для достижения целей системы.
Бесплатно
Случайный лес выживаемости и регрессия Надарая-Уотсона
Статья
В статье представлен случайный лес выживаемости на основе модели внимания (Att-RSF). Первая идея, лежащая в основе леса, состоит в том, чтобы адаптировать ядерную регрессию Надарая-Уотсона к случайному лесу выживаемости таким образом, чтобы веса регрессии или ядра можно было рассматривать как обучаемые веса внимания при важном условии, что предсказания случайного леса выживаемости представлены в виде функций времени, например, функции выживания или кумулятивной функции риска. Каждый обучаемый вес, присвоенный дереву и примеру из обучающей или тестовой выборки, определяется двумя факторами: способностью соответствующего дерева предсказывать и особенностью примера, попадающего в лист дерева. Вторая идея Att-RSF состоит в том, чтобы применить модель загрязнения Хьюбера для представления весов внимания как линейной функции обучаемых параметров внимания. C-индекс Харрелла (индекс конкордации) как показатель качества предсказания случайного леса выживаемости используется при формировании функции потерь для обучения весов внимания. Использование C-индекса вместе с моделью загрязнения приводит к стандартной задаче квадратичной оптимизации для вычисления весов, которая имеет целый ряд простых алгоритмов решения. Численные эксперименты с реальными наборами данных, содержащими данные о выживаемости, иллюстрируют предлагаемую модель Att-RSF.
Бесплатно
Совместное управление сигналами светофоров и траекториями движения транспортных средств
Статья
Транспортная система является одной из важнейших частей экономики страны. В то же время, рост интенсивности транспортного потока оказывает существенное отрицательное влияние на экономические показатели отрасли. Одним из способов повышения эффективности использования транспортной инфраструктуры является управление транспортными потоками. Решение задачи эффективного управления транспортными потоками в настоящее время часто осуществляется путем применения систем управления сигналами светофоров на регулируемых перекрёстках. В связи с развитием и постепенным внедрением самоорганизующихся автомобильных сетей, позволяющих обмениваться информацией между транспортными средствами и объектами инфраструктуры, а также развитием автономных транспортных средств другим перспективным подходом к решению рассматриваемой задачи является управление траекторией движения беспилотных транспортных средств. Как следствие, становится возможной постановка задачи совместного управления траекториями движения транспортных средств и сигналами светофоров для повышения пропускной способности перекрестков, снижения потребляемого топлива и времени движения. В данной работе представлен метод управления транспортным потоком на перекрестке, заключающийся в совместном управлении сигналами светофоров и траекториями движения подключенных/автономных транспортных средств. Разработанный метод сочетает метод адаптивного управления сигналами светофоров, основанный на детерминированной модели прогнозирования движения транспортных средств, и двухэтапный алгоритм построения траектории движения транспортных средств. Целевая функция оптимизации, используемая для построения оптимальных траекторий, учитывает расход топлива, время движения по дорожной полосе и время ожидания на перекрестке. Экспериментальные исследования разработанного метода проведены в системе микроскопического моделирования движения транспортных средств SUMO с использованием трех сценариев моделирования, включающих синтетические сценарии и сценарий движения в реальной городской среде. Результаты экспериментальных исследований подтверждают эффективность разработанного метода по критериям потребления топлива, времени движения и времени ожидания по сравнению с методом адаптивного управления сигналами светофоров.
Бесплатно
Современные методы обеспечения целостности данных в протоколах управления киберфизических систем
Статья
В настоящее время остро стоит проблема создания методологического обеспечения безопасности киберфизических систем, в частности проектирования и реализации подсистем информационной безопасности. При этом ландшафт угроз и уязвимостей, характерных для применяемого в киберфизических системах широкого спектра аппаратных и программных технологий, чрезвычайно широк и сложен. В этом контексте безопасность протоколов прикладного уровня имеет первостепенное значение, поскольку эти протоколы лежат в основе взаимодействия между приложениями и службами, работающими на различных устройствах, а также в облачных инфраструктурах. В условиях постоянного взаимодействия исследуемых систем с реальной физической инфраструктурой актуальна проблема определения эффективных мер по обеспечению целостности передаваемых команд управления, поскольку нарушение выполняемых критически важных процессов может затрагивать жизнь и здоровье людей. Представлен обзор основных методов обеспечения целостности данных в протоколах управления киберфизических систем, а также обзор уязвимостей протоколов прикладного уровня, широко используемых в различных киберфизических системах. Рассмотрены классические методы обеспечения целостности и новые методы, в частности блокчейн, а также основные направления повышения эффективности протоколов обеспечения целостности данных в киберфизических системах. Анализ уязвимостей прикладного уровня проведен на примере наиболее популярных спецификаций MQTT, CoAP, AMQP, DDS, XMPP, а также их реализаций. Установлено, что несмотря на наличие во всех перечисленных протоколах базовых механизмов обеспечения безопасности, исследователи продолжают регулярно выявлять уязвимости в популярных реализациях, что зачастую ставит под угрозу сервисы критической инфраструктуры. В ходе подготовки обзора существующих методов обеспечения целостности данных для исследуемого класса систем были определены ключевые проблемы интеграции этих методов и способы их решения.
Бесплатно
Создание системы чат-ботов для анализа мнений англоязычных комментариев
Статья
Исследования чат-ботов значительно продвинулись за эти годы. Предприятия изучают, как улучшить производительность, принятие и внедрение этих инструментов, чтобы общаться с клиентами или внутренними командами через социальные сети. Кроме того, предприятия также хотят обращать внимание на качественные отзывы клиентов в социальных сетях о продуктах, доступных на рынке. Оттуда, пожалуйста, выберите новый метод для улучшения качества обслуживания своих продуктов, а затем отправьте его в издательские агентства для публикации на основе потребностей и оценки общества. Несмотря на то, что в последнее время было проведено множество исследований, не все из них затрагивают вопрос оценки мнений о системе чат-ботов. Основная цель исследования в этой статье — оценить человеческие комментарии на английском языке с помощью системы чат-ботов. Документы системы предварительно обрабатываются и сопоставляются мнения, чтобы предоставить заключения на основе комментариев на английском языке. Основанная на практических потребностях и социальных условиях, эта методология направлена на развитие контента чат-бота на основе взаимодействия с пользователем, что позволяет осуществлять циклический и контролируемый человеком процесс со следующими этапами оценки комментариев на английском языке. Сначала мы предварительно обрабатываем входные данные, собирая комментарии в социальных сетях, а затем наша система анализирует эти комментарии в соответствии с рейтингом просмотров по каждой затронутой теме. Наконец, данная система будет давать рейтинг и результат комментариев для каждого комментария, введенного в систему. Эксперименты показывают, что данный метод может повысить точность на 78,53% лучше, чем упомянутые методы.
Бесплатно
Способ количественного сравнения обфусцирующих преобразований
Статья
В работе рассматривается задача количественного сравнения эффективности и стойкости практически применяемых обфусцирующих преобразований программного кода. Предлагается способ нахождения эффективности и стойкости преобразований путем вычисления «понятности» соответственно обфусцированной и деобфусцированной версий программы. В качестве меры понятности программы предлагается использовать похожесть этой программы на аппроксимацию ее «самой понятной» версии. На основе предложенного способа построена модель оценки эффективности и стойкости, основными элементами которой являются: набор исследуемых обфусцирующих преобразований, функция похожести, способ аппроксимации самой понятной версии программы и деобфускатор. Для реализации этой модели 1) выбраны обфусцирующие преобразования, предоставляемые обфускатором Hikari; 2) методами машинного обучения по статическим характеристикам программ из наборов CoreUtils, PolyBench и HashCat построено 8 функций похожести; 3) в качестве аппроксимации самой понятной версии программы выбрана наименьшая по размеру версия программы, найденная среди версий, полученных с помощью опций оптимизации компиляторов GCC, Clang и AOCC; 4) построена и реализована схема деобфускации программ на основе оптимизирующего компилятора из состава LLVM. В работе экспериментально получены результаты оценки эффективности и стойкости для последовательностей преобразований длины один, два и три. Эти результаты показали согласованность с результатами независимых оценок эффективности и стойкости, полученных другими способами. В частности, получено, что наибольшую эффективность и стойкость демонстрируют последовательности преобразований, начинающиеся с преобразований графа потока управления, а наименьшей стойкостью и эффективностью – как правило, последовательности, не содержащие таких преобразований.
Бесплатно
Статья
Представлено сравнение дискретных скрытых марковских моделей и свёрточных нейронных сетей для классификации изображений. После разбивки изображений на части целесообразно получить векторы, которые представляют локальные визуальные структуры, одновременно определяющие изображения глобально через пространственную последовательность. С использованием методов кластеризации создается алфавит из указанных векторов, а затем конструируются последовательности символов, которые описывают статистические модели, соответствующие классам изображений. Скрытые марковские модели в сочетании с методами квантования могут обрабатывать шум и искажения в наблюдениях для решения проблем компьютерного зрения, таких как классификация изображений с изменением освещения и перспективы. Протестированы архитектуры, основанные на трех, шести и девяти скрытых состояниях, в пользу скорости обнаружения и низкого использования памяти. Также были протестированы два типа ансамблевых моделей. Точность предлагаемого метода была оценена с помощью общедоступных данных; полученные результаты оказались сравнимы с известными оценками при использовании тонко настроенных свёрточных нейронных сетей, но требовали значительно меньших вычислительных ресурсов. Результат представляет интерес при разработке мобильных роботов с вычислительными устройствами, имеющими ограниченное время автономной работы, но требующими способности обнаруживать и добавлять новые объекты в свои системы классификации.
Бесплатно
Сравнение и отбор ситуаций в системах вывода решений на прецедентах для «умной» фермы
Статья
Тенденция развития умных ферм направлена на их становление полностью автономными, роботизированными предприятиями. Перспективы интеллектуализации сельскохозяйственного производства и умных ферм, в частности, сегодня связываются с развитием технологий систем, применяемых для обнаружения, распознавания сложных производственных ситуаций и поиска эффективных решений в этих ситуациях. В статье рассмотрены вопросы создания ситуационных систем поддержки принятия решения на умных фермах с применением вывода решений на основе рассуждений по прецедентам (case-based reasoning). Для разработки таких систем требуется выполнение ряда нетривиальных задач, к которым относятся, прежде всего, задачи формализации представления ситуаций и построения на этой основе способов сравнения и отбора ситуаций в базах знаний. В данном исследовании умная ферма представлена как сложный технологический объект, состоящий из взаимосвязанных компонентов, которыми являются технологические подсистемы умной фермы, производимая продукция, объекты операционного окружения, а также отношения между ними. Для реализации алгоритмов ситуационного вывода решений на основе прецедентов предложено формализованное представление ситуации в виде мультивектора, который содержит информацию о состояниях этих компонентов. Это позволило разработать ряд моделей обучаемой функции схожести между ситуациями. Проведенные эксперименты показали работоспособность предложенных моделей, на основе чего разработана ансамблевая архитектура нейросети для сравнения ситуаций и их отбора из базы знаний в процессах вывода решений. Практический интерес представляет мониторинг состояния растений по их видео-, фото- изображениям, что позволяет обнаруживать нежелательные состояния растений (болезни), которые могут служить сигналом для активизации процесса поиска решений в базе знаний.
Бесплатно
Сравнительное исследование моделированием протоколов маршрутизации OSPF и EIGRP
Статья
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.
Бесплатно
Сравнительный анализ выявления слухов в социальных сетях с использованием различных классификаторов
Статья
По мере того, как число пользователей социальных сетей растет, создание и распространение информации увеличиваются каждый день в огромных масштабах. Люди могут делиться своими идеями и мнениями на этих платформах. Сайт микроблогов в социальных сетях, таких как Facebook или Twitter, является предпочтительным средством обсуждения любого важного события, и информация передается немедленно. Это приводит к быстрому распространению слухов и распространению неточной информации, что вызывает у людей беспокойство. Поэтому важно оценить и подтвердить уровень достоверности такой информации. Из-за сложности текста автоматическое обнаружение слухов на ранних стадиях затруднительно. В данном исследовании используются различные методы NLP для извлечения информации из твитов, а затем применяются различные модели машинного обучения, чтобы определить, является ли информация слухом. Классификация выполняется с использованием трех классификаторов, таких как SVC (Support Vector Classifier), Gradient Boosting и классификаторы Naive Bayes для пяти различных событий из набора данных PHEME. Существуют некоторые недостатки: ограниченная обработка несбалансированных данных, трудность улавливания сложных лингвистических шаблонов, отсутствие интерпретируемости, сложности с обработкой больших пространств признаков и нечувствительность к порядку слов и контексту при использовании вышеуказанных классификаторов. Подход суммирования используется для преодоления вышеуказанных недостатков, при котором выходные данные комбинированных классификаторов представляют собой ансамбль с LSTM. Была проанализирована производительность моделей. Экспериментальные результаты показывают, что ансамблевая модель дает эффективные результаты по сравнению с другими классификаторами с точностью 93,59%.
Бесплатно
Статья
В качестве маркера, характеризующего загрязнение воздуха в приземном слое атмосферы современных городов, часто используется уровень концентрации твердых частиц диаметром 2.5 микрона и меньше (Particulate Matter, PM2.5). В работе обсуждается практика применения для измерения концентрации PM2.5 в условиях городской среды относительно дешевого оптического датчика, входящего в состав станции CityAir. В статье предложена статистически обоснованная корректировка получаемых станциями CityAir первичных данных о значениях концентрации взвешенных частиц PM2.5 в приземном слое атмосферы г. Красноярска. Для построения регрессионных моделей эталонными считались измерения, получаемые от анализаторов E-BAM, расположенных на тех же постах наблюдения, что и корректируемые датчики. Для анализа использовались первичные данные 1) с 9 автоматизированных постов наблюдения краевой ведомственной информационно-аналитической системы данных о состоянии окружающей среды Красноярского края (КВИАС); 2) с 21-й станции CityAir системы мониторинга Красноярского научного центра СО РАН. В работе продемонстрировано, что при корректировке показаний датчиков необходимо учитывать метеорологические показатели. Кроме того, показано, что коэффициенты регрессии существенно зависят от сезона. Проведено сравнение методов обучения с учителем для решения задачи корректировки показаний недорогих датчиков. Дополнительная информация по результатам анализа данных, не вошедшая в текст статьи, размещена на электронном ресурсе https://asm.krasn.ru/.
Бесплатно
Статья
Основная тенденция, присущая современным исследованиям в области обнаружения атак на биометрическое предъявление, заключается в том, что в большинстве работ применяется субъектонезависимый подход. Тем не менее, существует ряд исследований, свидетельствующих о перспективности применения субъектозависимого подхода, который подразумевает использование информации о предполагаемой личности субъекта для увеличения точности обнаружения спуфинга. В связи с этим, цель данной работы – реализация субъектозависимого метода обнаружения атак на биометрическое предъявление в системах распознавания диктора на основе обнаружения аномалий, а также его экспериментальная оценка применительно к задаче обнаружения синтезированной речи и преобразованного голоса. Для извлечения признаков используются искусственные нейронные сети, предобученные для задач обнаружения атак на биометрическое предъявление, распознавания диктора и распознавания звуковых паттернов. В качестве классификаторов применяется ряд моделей обнаружения аномалий, каждая из которых обучается на подлинных данных целевого диктора. Экспериментальная оценка предложенного метода с использованием набора данных ASVspoof 2019 LA показывает, что лучшая субъектозависимая система обнаружения атак на биометрическое предъявление, использующая нейронную сеть, предобученную для распознавания дикторов, обеспечивает EER (Equal Error Rate, равный процент ошибок) равный 4.74%. Данный результат свидетельствует о том, что признаки, извлечённые сетями, предобученными для распознавания диктора, содержат полезную информацию для обнаружения атак на биометрическое предъявление. Кроме того, предложенный метод позволил увеличить точность трёх базовых систем ОАБП, предназначенных для обнаружения синтезированного голоса. При проведении экспериментов с двумя базовыми системами на наборе данных ASVspoof 2019 LA улучшение EER составило 7.1% и 9.2%, а min t-DCF – 4.6%, относительно исходного результата. При проведении экспериментов с третьей базовой системой на наборе данных ASVspoof 2021 LA улучшение EER составило 3.9% относительно исходного результата с незначительным улучшением min t-DCF.
Бесплатно
Сходимость по норме динамики коллективного поведения в рефлексивной модели олигополии с лидерами
Статья
Рассматривается модель олигополии с произвольным числом рациональных агентов, рефлексирующих по Курно или Штакельбергу, в условиях неполной информации для классического случая линейных функций издержек и спроса. Исследуется проблема достижения равновесия на основе математического моделирования процессов принятия агентами решений. Работы в этом направлении являются актуальными ввиду значимости понимания процессов, происходящих на реальных рынках, и сближения с ними теоретических моделей. В рамках динамической модели рефлексивного коллективного поведения каждый агент в каждый момент времени корректирует свой объем выпуска, делая шаг в направлении выпуска, максимизирующего его прибыль при ожидаемом выборе конкурентов. Допустимая величина шага задается диапазоном. В данной статье ставится и решается задача поиска диапазонов допустимых шагов агентов, которые формулируются как условия, гарантирующие сходимость динамики к равновесию. Новизну исследования определяет использование в качестве критерия сходимости динамики нормы матрицы перехода погрешностей от t-го к (t+1)-му моменту времени. Показано, что динамика сходится, если норма меньше единицы, начиная с некоторого момента времени, и невыполнение этого критерия особенно проявляет себя при разнонаправленном выборе, когда одни агенты выбирают «большие» шаги движения к своим текущим целям, другие, наоборот, – «малые» шаги. Невыполнение критерия также усиливается с ростом рынка. Установлены общие условия на диапазоны сходимости динамики для произвольного числа агентов и предложен метод построения максимальных таких диапазонов, что также составляет новизну исследования. Представлены результаты решения указанных задач для частных случаев олигополии, которые являются наиболее широко распространенными на практике.
Бесплатно
Теоретико-информационное представление виртуализации сетевого канала перехвата
Статья
Сложнейшей задачей защищенных телекоммуникационных систем, использующих симметричное шифрование, в связи с необходимостью предварительной и ресурсоемкой организации секретных каналов доставки ключей сетевым корреспондентам, является управление ключами. Альтернативой выступают методы формирования ключей по открытым каналам связи. В теории информации показано, что эти методы реализуются при условии превышения информационной скорости канала корреспондентов над скоростью канала перехвата нарушителя. Актуализируется поиск методов, обеспечивающих получение информационного преимущества корреспондентов. Цель заключается в определении теоретико-информационных условий формирования виртуальных сети и канала перехвата, для которых обеспечивается лучшее у корреспондентов отношение информационных скоростей по сравнению с отношением исходных сети и канала перехвата. В работе предлагается модель передачи информации, включающая модель связности и метод передачи информации для асимптотических длин кодовых слов. Модель включает трех корреспондентов и отличается введением идеального широковещательного канала в дополнение к широковещательному каналу с ошибками. В модели введен источник «зашумляющей» информации, которая передается по каналу с ошибками, поэтому передача кодовых слов с использованием известного метода случайного кодирования производится по каналу без ошибок. Для асимптотических длин кодовых слов все действия корреспондентов по обработке и передаче информации в модели сведены в предлагаемый метод передачи информации. Использование метода корреспондентами в рамках модели передачи позволяет одновременно сформировать для них новый виртуальный широковещательный канал с информационной скоростью, как и в первоначальном канале с ошибками, а для нарушителя новый виртуальный широковещательный канал перехвата со скоростью меньшей информационной скорости первоначального канала перехвата. Теоретико-информационные условия ухудшения канала перехвата доказывается в утверждении. Практическая значимость полученных результатов заключается в возможности использования последних для оценки информационной эффективности открытого сетевого формирования ключей в предложенной модели передачи информации, а также в развитии известных научных достижений открытого ключевого согласования. Предлагаемая модель передачи может быть полезной для проведения исследований систем управления ключами и защиты информации, передаваемой по открытым каналам. Дальнейшие исследования связаны с теоретико-информационной оценкой сетевой ключевой пропускной способности, представляющей собой потенциальную теоретико-информационную скорость формирования сетевого ключа.
Бесплатно
Теоретические аспекты формирования сигнальных конструкций сложной структуры
Статья
Приемо-передающие тракты современных систем радиосвязи строятся на основе открытой структуры, обеспечивающей иерархическое разграничение доступа к предоставляемым телекоммуникационным услугам. Однако такой подход не исключает возможность доступа к передаваемому контенту со стороны несанкционированных пользователей. Скрытие информации методами криптографической защиты в такой ситуации только активизирует дополнительный интерес к передаче, поэтому наиболее прагматичным решением является использование сигналов сложной структуры, существенно затрудняющих или даже исключающих извлечение из них информации сторонними пользователями. Проблема регламентирования селекции доступа при разработке и проектировании элементов радиосистем является достаточно многогранной и обладает высокой степенью сложности. Одно из направлений решения задач данной предметной области базируется на известных подходах расширения базы сигналов, однако алгоритмы их практической реализации получены без учета ограничений на выделенный ресурс и без учета самого факта применения этих алгоритмов. На основе теории систем и общей теории связи разработан подход к формированию сигнальных конструкций сложной структуры, обеспечивающий повышение свойств их структурной скрытности по отношению к несанкционированным пользователям. При этом были уточнены известные решения на физическом уровне сигнальных пространств, что позволило формализовать процедуры формирования радиосигналов, обладающими заданными свойствами. Обоснован метод формализации функции отображения пространства сигналов на основе выделения стохастических свойств псевдослучайных последовательностей, что позволило обеспечить неопределенность их структуры при несанкционированной обработке. Апробация предлагаемого подхода приведена на примере формирования сигналов квадратурной модуляции с учетом последующего анализа их свойств с различных позиций легитимных и нелегитимных пользователей. Полученные результаты подтверждают возникшую неопределенность при нелегитимной обработке при незначительном ухудшении свойств помехоустойчивости систем радиосвязи. В целом это позволяет сделать вывод об адекватности теоретических решений. В качестве примера представлены констеляционные диаграммы сигналов на выходе квадратурного приемника. Представленная в работе совокупность предлагаемых технических решений определяет новизну данного подхода. Решаемая научная задача относится к классу задач синтеза сигналов сложных структур.
Бесплатно
Статья
Интерфейс мозг-компьютер представляет собой сложную систему, позволяющую управлять внешними электронными устройствами с помощью активности головного мозга. Эта система включает в себя несколько элементов – устройство считывания сигналов активности головного мозга, аппаратно-программный комплекс, выполняющий обработку и анализ этих сигналов, а также объект управления. Основную сложность представляет разработка методов и алгоритмов, способных правильно распознавать и предсказывать намерения человека, который использует этот интерфейс, чтобы обеспечить решение задач управления. В данной работе описывается математическая постановка задачи управления транспортным средством и предложенная алгоритмическая структура разработанной системы управления. Описываются методы предобработки сигналов ЭЭГ, их анализа, принятия решений о выдаче сигнала управления, описывается структура программной реализации этих методов, а также результаты экспериментальной проверки работоспособности системы. Для классификации сигналов ЭЭГ используются методы машинного обучения. Предложен новый метод классификации в машинном обучении – метод нечетких почти ближайших соседей, являющийся модификацией классического метода k-ближайших соседей и снижающий зависимость решения от выбора параметра k. Алгоритмы обработки сигналов ЭЭГ и управления реализованы на языке программирования Python. В качестве объекта управления рассматривается инвалидное кресло с дистанционным управлением, а в качестве задачи управления – поворот кресла вправо или влево. Для экспериментальной проверки работоспособности разработанной модели и алгоритмов всего было проведено более 15 испытаний c 5 испытуемыми в общей сложности. Разработанный и описанный в данной статье подход и его программная реализация в ходе испытаний продемонстрировали эффективность в задачах управления поворотом инвалидного кресла. Также было уделено особое внимание ресурсоёмкости программной реализации. Методы и алгоритмы были реализованы с учётом требований, возникающих при выполнении вычислений на малопроизводительных устройствах с ограниченным количеством памяти.
Бесплатно
