Статьи журнала - Проблемы информатики
Все статьи: 541
Распространение мифов в обществе: аналогии с математическим описанием распространения эпидемий
Статья научная
На основе существующих представлений о мифологизации массового сознания и роли Мифа в современном обществе предложена первичная математическая модель ассимиляции Мифов обществом. Показано, что основой для такой модели может служить аналогия с описанием распространения эпидемий. Осуществлена коррекция ранее предложенных математических моделей распространения эпидемий, учитывающих адаптивную перестройку связей в системе.
Бесплатно
Расчет надежности двухполюсной сети с ограничением на диаметр с использованием сечений
Статья научная
Рассмотрена сеть с ненадежными каналами связи и абсолютно надежными узлами. Надеж- ность с ограничением на диаметр для такой сети определяется как вероятность того, что меж- ду каждой парой узлов существует путь из исправных ребер, количество которых ограничено сверху заданным целым числом. Задача расчета данной характеристики является NP-трудной, так же как и задача расчета вероятности связности сети. Предложен метод, позволяющий для расчета надежности двухполюсной сети с ограничением на диаметр использовать точки со- членения, что делает расчет более быстрым.
Бесплатно
Расчет надежности протяженных трехсвязных сетей
Статья научная
Рассматривается задача расчета вероятности связности протяженных сетей с ненадежными каналами связи. Точный расчет данного показателя - NP-трудная задача, что делает его затруднительным для сетей реальной размерности. Предполагается, что сеть имеет протяженную структуру, что характерно для сетей, расположенных в шахтах, кораблях, других протяженных обьектов, а также линейных беспроводных сенсорных сетей, предназначенных для мониторинга различных протяженных объектов, таких как трубопроводы. В отличие от ранее исследованного нами случая двусвязной сети, здесь мы предполагаем, что сеть трехсвязная и имеет группу поперечных сечений, т. е. вершинных разрезов. Для ускорения расчета надежности подобных сетей предлагается использовать структурную декомпозиции сети на основе формулы разложения по трехвершинному сечению. Этот метод, с использованием рекурсивного обхода сечений, ускоряет расчет надежности протяженных сетей по сравнению с известными методами. Результаты численных экспериментов подтверждают эффективность предлагаемого подхода.
Бесплатно
Расчет ожидаемой площади покрытия беспроводной сенсорной сети с ненадежными узлами
Статья научная
Рассматривается беспроводная сенсорная сеть, в которой сенсоры подвержены случайным отказам. Сеть задается с помощью случайного графа с ненадежными вершинами, распределенными в двумерной области. Для каждого узла заданы его координаты и вероятность исправной работы, а также радиус окрестности, в пределах которой сенсор ведет мониторинг. В качестве показателей надежности рассматриваются математическое ожидание площади области покрытия и вероятность того, что площадь области мониторинга не меньше заданного наперед порогового значения. Предлагаются точные методы для расчета данных показателей. Для вычисления площади покрытия в частных реализациях сети предложено несколько подходов. Представлены результаты численных экспериментов
Бесплатно
Статья научная
Подготовка произвольного начального состояния системы кубитов является важной и ак-туальной задачей квантовых вычислений. Ее значимость обуславливается тем, что многие квантовые алгоритмы требуют предварительной загрузки классических данных на квантовые устройства. Соответственно, вычислительные затраты на загрузку данных могут накладывать ограничения на возможное квантовое ускорение, а точность подготовленного состояния влияет на корректность результатов алгоритмов. В данной работе рассмотрены несколько актуальных подходов к подготовке начального состояния, а также их алгоритмическая трансляция в язык QASM с учетом топологии и базисных наборов гейтов современных квантовых компьютеров. Проведены эксперименты на симуляторе идеального квантового компьютера и симуляторе зашумленного квантового компьютера с характеристиками реальной системы, по результатам которых проведено сравнение теоретических и практических оценок точности, глубины и размеров квантовых схем рассматриваемых алгоритмов.
Бесплатно
Статья научная
Умножение разреженной матрицы на плотный вектор (SpMV) является основным и наиболее затратным элементом в итерационных методах решения разреженных линейных систем и задач на собственные значения. Эффективная реализация SpMV имеет решающее значение для многих научных и инженерных вычислений, причем важно обеспечить не только высокое быстродействие, но и достаточную точность SpMV, поскольку итерационные методы известны своей чувствительностью к ошибкам округления. В статье мы рассматриваем параллельные реализации SpMV для CUDA-совместимых графических процессоров видеокарт (GPU) с использованием арифметики многократной точности на основе системы остаточных классов (СОК). Основным преимуществом СОК перед позиционными системами счисления является отсутствие переносов между цифрами числа, что позволяет заменить многоразрядные операции группами покомпонентных операций с цифрами небольшой разрядности, которые выполняются без накладных расходов, связанных с обработкой информации о переносах между цифрами. Мы рассматриваем реализации SpMV, основанные на двух широко распространенных форматах хранения разреженной матрицы - CSR и ELLPACK. Экспериментальная оценка с матрицами из реальных приложений показывает, что во многих случаях представленные реализации выполняются быстрее, чем реализации на основе существующих библиотек многократной точности для GPU.
Бесплатно
Статья научная
Для решения систем линейных алгебраических уравнений с разреженными матрицами коэффициентов широко применяются итерационные методы подпространства Крылова. Однако сходимость этих методов может ухудшаться из-за ошибок округления, возникающих при выполнении вычислений в арифметике фиксированной разрядности. Снизить влияние ошибок округления позволяет использование арифметики многократной точности, обеспечивающей выполнение операций с числами повышенной разрядности. В статье представлены реализации итерационных решателей многократной точности на базе метода сопряженных градиентов без предобуславливания и с диагональным предобуславливанием для графических процессоров видеокарт. Для поддержки вычислений с числами повышенной разрядности используется система остаточных классов. Матрично-векторное произведение реализовано в виде гибридного ядра, в котором матрица двойной точности, представленная в формате CSR, умножается на вектор многократной точности. Параллельное скалярное произведение вычисляется с использованием двухэтапного алгоритма. Результаты экспериментов с разреженными матрицами различных размеров показывают, что повышенная точность арифметики позволяет ускорить сходимость итерационных методов.
Бесплатно
Статья научная
Рассматривается проблема интеллектуализации систем промышленной автоматизации. Предложены технологии сбора данных с реальных сложных объектов на оборудовании Sсhneider Electric и организации информационного обмена с интеллектуальной системой управления на основе подхода искусственных иммунных систем.
Бесплатно
Статья научная
Представлена библиотека PARMONC (Parallel Monte Carlo), предназначенная для эффективного распараллеливания различных приложений метода Монте-Карло, требующих больших вычислительных затрат. При распараллеливании используется “естественная” крупноблочная фрагментированность алгоритмов метода Монте-Карло. “Ядром” библиотеки является тщательно протестированный, быстрый и надежный длиннопериодный параллельный генератор псевдослучайных чисел. Библиотека представляет собой простой в использовании программный инструмент для организации распределенных вычислений, не требующий от пользователя знания языка MPI; распараллеливание сложных последовательных программ статистического моделирования не вызывает затруднений. Библиотека PARMONC позволяет масштабировать вычисления на практически неограниченное число ядер, которое зависит только от используемой вычислительной системы, причем вычислительная нагрузка равномерно распределяется по всем ядрам. Ключевые слова: статистическое моделирование, метод Монте-Карло, генераторы псевдослучайных чисел, распределенные вычисления, библиотеки программ.
Бесплатно
Статья научная
Для Вооруженных сил РФ разработан программно-аппаратный комплекс системы оповещения ИТК-ОС, позволяющий создавать, сохранять и передавать через различные каналы связи разнообразную информацию от командного центра к подчиненным подразделениям. Включение в состав этого комплекса подсистемы ГИС существенно расширяет его возможности, поскольку она позволяет принимать навигационную информацию с мобильных объектов, сохранять маршруты передвижения, получать различную информацию о сохраненных навигационных данных. Для передачи навигации используются каналы и настройки комплекса системы оповещения ИТК-ОС.
Бесплатно
Статья научная
Существующее на текущий день большое разнообразие архитектур ставит вопрос разработки универсального программного обеспечения. В связи с этим появляются и развиваются различные программные средства, позволяющие создавать единый кроссплатформенный код для запуска на CPU, GPU, FPGA и других архитектурах. Тем не менее, остается вопрос эффективности и переносимости производительности разработанного кода. В данной работе мы исследуем этот и другие аспекты применительно к библиотеке Kokkos, которая на сегодняшний день является одним из наиболее популярных средств для создания кроссплатформенного кода. В качестве бенчмарка мы рассматриваем задачу из области биоинформатики по поиску наиболее часто встречающихся последовательностей ДНК, которая решается с использованием строковых алгоритмов. Мы приводим несколько алгоритмов решения задачи, реализуем их с использованием технологий OpenMP, Cuda и Kokkos и демонстрируем, что потери производительности при использовании Kokkos не превышают 10 %, в то время как код может быть запущен как на CPU, так и на GPU.
Бесплатно
Статья научная
В работе представлены результаты численных экспериментов но решению прямой одномерной задачи магнитотеллурического зондирования для вертикально градиентной среды с разными вариантами постановки краевых условий. Вычисления осуществлялись в матричной форме в среде Mat lab с помощью алгоритмов, полученных на основе метода локальных интегральных уравнений.
Бесплатно
Ресурсы в сетевом планировании сложных комплексов работ
Статья научная
Рассмотрены вопросы оценивания параметров работы сетевых моделей управления проектами. Описаны особенности построения сетевых моделей при различных условиях применения сетевого планирования. Оценено влияние агрегирования моделей на точность календарных планов.
Бесплатно
Статья научная
Предложен алгоритм решения задач, которые обычно решаются с помощью искусственных нейронных сетей (ИНС). Принципы работы нового алгоритма существенно отличаются от принципов работы ИНС (не используются понятия искусственного нейрона, нейронной сети). Обучающие сигналы реализуются методом Монте-Карло. Работа алгоритма может быть исследована математическими методами. Рассмотрен численный пример использования нового алгоритма.
Бесплатно
Решение задачи стабилизации трехсекторной модели отрасли
Статья научная
Рассмотрена математическая модель трехсекторной экономики. Для неподвижных точек трехсектор- ной модели построено отображение сопряжений. Предложен конструктивный метод исследования ди- намики нелинейной системы в окрестности положения равновесия путем преобразования к линейной системе.
Бесплатно
Решение нелинейной транспортно-производственной задачи методом последовательных расчетов
Статья научная
Обоснована применимость метода последовательных расчетов к однопродуктовой задаче раз- мещения с нелинейными функциями транспортных и производственных затрат.
Бесплатно
Решение нечеткой многокритериальной задачи оптимизации в условиях риска
Статья научная
Рассматриваются подходы к решению нечеткой многокритериальной задачи оптимизации в условиях риска
Бесплатно
Статья научная
Рассматриваются проблемы формирования компетентности в области информационно-коммуникационных технологий (ИКТ) у будущих учителей информатики. Проанализирован и обобщен компетентностный подход, в частности ИКТ-компетентность учителя. Обоснована роль компьютерной графики в процессе формирования ИКТ-компетентности.
Бесплатно
Роль компьютерных технологий в высшем педагогическом образовании
Статья научная
Анализируются роль компьютерных технологий в высшем образовании и их применимость в педагогических учреждениях.
Бесплатно
Российское программирование в лицах: мои учителя
Статья научная
В статье рассматривается история программирования в Сибири. Статья содержит воспоминания автора о жизни и деятельности его учителей, являющихся пионерами и лидерами отечественного программирования.
Бесплатно
