Программные системы: теория и приложения @programmnye-sistemy
Статьи журнала - Программные системы: теория и приложения
Все статьи: 497
Линейно-квадратические дискретно-непрерывные системы с управляемыми коэффициентами
Статья научная
Рассматривается частный случай дискретно-непрерывных систем (ДНС): линейно-квадратические по состоянию ДНС с управляемыми коэффициентами. Для указанного класса систем строится аналог метода глобального улучшения Кротова, последняя итерация которого дает решение в форме приближенно-оптимального синтеза управления. Полученный результат можно трактовать как развитие теории аналитического конструирования оптимальных регуляторов (АКОР) применительно к ДНС. Приводится иллюстративный пример.
Бесплатно
Личный кабинет пациента в экосистеме коммуникаций медицинских организаций
Статья научная
В условиях цифровой трансформации здравоохранения личный кабинет пациента (ЛКП) перестал быть просто инструментом выполнения нормативных требований, превратившись в стратегический элемент построения долгосрочных отношений с пациентом. Однако его изолированное от основных клинических процессов использование создает дополнительную нагрузку на персонал и не формирует целостного пути пациента. Цель. Разработать и научно обосновать концепцию и практические сценарии глубокой интеграции встроенной в медицинскую информационную систему медицинской организации (МИС МО) системы коммуникаций с ЛКП, направленные на повышение приверженности лечению, снижение административной нагрузки на медицинский персонал и формирование проактивной, персонализированной модели оказания медицинской помощи. Материалы и методы. В основу работы положен экосистемный подход к организации коммуникационной инфраструктуры медицинской организации (МО). Исследование включает анализ международных и российских нормативных требований, обзор современных функций ЛКП и методов повышения вовлеченности пациентов. Практическая часть иллюстрируется сценарием детализированного сквозного процесса подготовки к госпитализации и послеоперационного ведения пациента с использованием МИС «Интерин PROMIS Alpha PG» и ЛКП «Интерин ЛК». Результаты. Показано, что глубокая интеграция ЛКП с МИС позволяет трансформировать его из сервисного инструмента в ядро экосистемы коммуникаций МО. Представленный сценарий демонстрирует достижение целевых показателей: повышение приверженности за счет персонализированных уведомлений и обратной связи, снижение нагрузки на персонал через автоматизацию рутинных коммуникаций и формирование проактивной модели, при которой система инициирует вмешательства на основе данных. Определена ключевая роль интеллектуальных ИИ-агентов, способных обеспечить персонализированное взаимодействие в масштабе. Выводы. Личный кабинет пациента, глубоко интегрированный в бизнес-процессы МО посредством системы коммуникаций МИС, является не опциональным сервисом, а критической инфраструктурой для построения пациент-ориентированной, эффективной и безопасной медицинской помощи. Ключевым условием успеха является переход от фрагментированных каналов связи к созданию единой коммуникационной среды, что требует от медицинских организаций стратегических инвестиций в цифровую платформу.
Бесплатно
Локализация текстовых фрагментов на смешанном фоне: краткий научный обзор
Статья научная
В работе предлагается краткий научный обзор исследований, посвященных задаче выделения текстовых фрагментов на изображениях со смешанным фоном. Представлены применяемые схемы обработки данных, выделены достоинства и недостатки используемых методов и алгоритмов. Определены факторы, влияющие на качество получаемых результатов.
Бесплатно
Локальная конкурентность в задачах интерполяции
Статья научная
Простой пример иллюстрирует недостаточность известных подходов к интерполяции в задаче восстановления функции по немногим заданным отчётливо передающим форму частным значениям. Известные подходы дополняет локальный выбор между полиномиальной и рациональной локальными интерполянтами, минимизирующий ошибки локальной интерполянты в ближайших внешних узлах c одной или разных сторон. Новый подход сочетает предельную вычислительную простоту локальных интерполянт с тщательностью их подбора. Принципы построения алгоритма сформулированы в общем виде для отображений метрических пространств. Они обеспечивают точное (за редкими исключениями) восстановление отображений, локально совпадающих с какими-то из заданных возможных интерполянт. В одномерном случае двухэтапный алгоритм гарантирует непрерывность интерполянты и точное восстановление одновременно {[itemindent=1cm] полиномов малой степени, несложных рациональных функций с~линейным знаменателем, ломаных из~длинных звеньев с~узлами на~концах } в~типичных ситуациях, когда эти требования не противоречат друг другу. Дополнительный параметр позволяет заменить точное восстановление ломаных требуемой гладкостью интерполяции.
Бесплатно
Лоренцева задача на группе SE(2)
Статья научная
С точки зрения глобальной дифференциальной геометрии, общая теория относительности описывается лоренцевой геометрией. Работа посвящена исследованию лоренцевой геометрии на группе SE(2) : решается задача поиска лоренцевых длиннейших, максимизирующих функционал длины вдоль допустимых кривых. Для лоренцевой задачи на группе SE(2) доказано отсутствие глобально оптимальных траекторий. Доказана полная управляемость рассматриваемой системы. Применен принцип максимума Понтрягина. Доказана интегрируемость по Лиувиллю гамильтоновой системы принципа максимума Понтрягина. Анормальные и нормальные экстремали параметризованы эллиптическими функциями Якоби.
Бесплатно
Магистральные решения в задаче управления квантовой системой
Статья научная
Рассматривается задача оптимизации процессов в спиновой цепочке на основе уравнения Шредингера, содержащего комбинацию линейного и нелинейного управлений. Она преобразуется к регулярной производной задаче по известной из теории вырожденных задач схеме, что существенно повышает эффективность ее исследования итерационными методами. Предлагаемая процедура иллюстрируется на представительном примере.
Бесплатно
Маневр изменения положения ИСЗ на круговой орбите с использованием поддерживающего ускорения
Статья научная
В работе раскрывается сущность маневра изменения положения искусственного спутника Земли (ИСЗ) на круговой орбите с использованием поддерживающего ускорения. Найдена и обоснована программа реализации маневра с использованием двигателей с постоянной тягой. Определена энергетическая эффективность маневра при различных условиях его выполнения.
Бесплатно
Статья научная
В работе раскрывается сущность маневра изменения положения искусственного спутника Земли (ИСЗ) на круговой орбите с использованием фазирующих витков. Выполнена оценка эффективности использования малых и значительных величин импульсов скорости для изменения периода фазирующего витка, описана схема формирования фазирующих витков. Получены оценки ошибки выхода спутника в заданное положение.
Бесплатно
Масштабируемость эллипсоидального метода оценивания множеств достижимости линейных систем
Статья научная
Статья посвящена исследованию масштабируемости эллипсоидального метода оценивания множеств достижимости линейных систем. Приводятся измерения времени работы реализаций.
Бесплатно
Математическая модель жидкостного погружного охлаждения вычислительных устройств
Статья научная
В работе предложена модель системы охлаждения вычислительных устройств при их непосредственном контакте с хладагентом. В первой части рассмотрены возможности системы с естественной циркуляцией жидкого хладагента. Во второй — то же для случая кипящего хладагента в нагревателе и конденсирующегося в конденсаторе. И в том, и в другом случае отсутствуют насосы для перекачки хладагента. В третьей части проведено сравнение двух этих систем
Бесплатно
Математическая модель коллаборативных процессов принятия решений
Статья научная
В статье рассматривается математическая модель предпочтений пользователей коллаборативной рекомендательной системы. Вводится критерий оптимальности работы системы. Предложен алгоритм определения эффективности работы системы.
Бесплатно
Математическая модель процесса передачи информации в экономической макросистеме
Статья научная
Одним из важных ресурсов в экономических макросистемах является информация. Однако, для моделирования экономических систем, в которых возможен обмен информацией между экономическими агентами, требуется составить модель, учитывающую свойства информации, как ресурса; прежде всего, составить уравнения баланса. В статье представлена такая модель и, на ее основе, решена задача о предельных возможностях обмена информации между двумя подсистемами в замкнутой системе.
Бесплатно
Математическое моделирование в системах проектирования лекал
Статья научная
Анализ состояния рынка САПР для лёгкой промышленности и программного обеспечения, доступного для предприятий малого бизнеса и индивидуальных предпринимателей в этой отрасли, показывает недостаточное обеспечение информационными технологиями этого сегмента. Для рассмотренной модели типового бизнес-процесса изготовления лекал выявлены минимальные требования к программному обеспечению для малых предприятий, занятых индивидуальным пошивом.Описан минимальный перечень графических примитивов и операций, используемых для конструирования основы и моделирования лекал. Построенные с помощью этих примитивов объекты зависят от предварительно заданных размерных параметров. Сохранение в графический файл открытого формата позволяет использовать для дальнейшего моделирования свободные векторные графические редакторы. Для большего удобства пользователя базовый набор графических примитивов дополнен набором операций аффинного преобразования построенных объектов. В результате сформулированы требования для построения автоматизированного рабочего места модельера-конструктора. Описанные требования к математической модели и принципам преобразования объектов составляют основу будущей подсистемы конструирования и моделирования, пригодной для любой используемой ныне методики.
Бесплатно
Статья научная
Построена агрегированная математическая модель воздействия разнородных природных явлений на вероятность дефолта предприятий сельского хозяйства, пригодная для банковского кредитного скоринга. Модель сводит разнородные по своей природе процессы — климатические, физическое формирование ущерба и финансовое ухудшение кредитного качества — в единую воспроизводимую расчётную цепочку. Формализуется причинно-следственная цепочка «локальное природное явление → денежный ущерб → сдвиг вероятности дефолта заёмщика (ΔPDC)». Oна составлена из трёх согласованных по интерфейсам предметных этапов и завершающего их этапа агрегации: (1) вероятностное описание климатических явлений в местах размещения активов; (2) параметрическая функция уязвимости, преобразующая интенсивность природного явления в долю потерь используя обобщённую логистическую кривую Ричардса; (3) агрегация разнородных потоков потерь по видам явлений и локациям в единую скалярную меру ожидаемых годовых потерь; и пересчитывает ожидаемые годовые потери в сдвиг вероятности дефолта тремя взаимозаменяемыми методами: (1) вероятностное описание климатических явлений в местах размещения активов; (2) параметрическая функция уязвимости, преобразующая интенсивность природного явления в долю потерь используя обобщённую логистическую кривую Ричардса; (3) агрегация разнородных потоков потерь по видам явлений и локациям в единую скалярную меру ожидаемых годовых потерь; Модель модульна: взаимозаменяемость предметных этапов через унифицированный обменный формат позволяет заменять отдельные частные модели без согласования смежных этапов и перекалибровывать расчётную цепочку по мере поступления данных. Работоспособность модели показана на четырёх предприятиях трёх частей света при пяти видах опасных природных явлений (ветер, градобитие, наводнение, экстремальная жара, засуха): относительный сдвиг ΔPD/PD изменяется от 0,35=6,5~ 25 (VIVESCIA, ICR=1,5 ) до 6 (Olam, 7). Проведено сравнение с девятью существующими подходами и с методами машинного обучения — в том числе по критерию строгой монотонности отклика вероятности дефолта на климатический шок. Обсуждены границы применимости (кредитный и страховой скоринг, доступность данных). Модель ориентирована на региональные банки и сельскохозяйственных кредиторов.
Бесплатно
Статья научная
Статья посвящена математическому моделированию и оптимизации конфигурации оптической стереосистемы, состоящей из видеокамеры и двух плоских зеркал. Отличие данного исследования от ранее проведенных - учет большого количества ограничений на конфигурацию оптической системы: величина стереобазы, размеры зеркал, общие габариты оптической системы, отсутствие двойного отражения световых лучей, недопущение ситуации, когда видеокамера отражается в зеркалах. Выполнена постановка задачи условной оптимизации для поиска оптимальной конфигурации рассматриваемой оптической системы. В качестве целевой функции выбран периметр прямоугольника, ограничивающего габариты оптической системы. Численное решение задачи было найдено с использованием пакета SciPy. Полученные результаты расширяют теорию компьютерного зрения и могут быть использованы в создании и исследовании систем компьютерного зрения для робототехнических комплексов.
Бесплатно
Статья научная
Статья продолжает серию исследований, посвященных математическому моделированию и оптимизации конфигурации оптической стереосистемы, состоящей из видеокамеры и двух плоских зеркал. В предыдущей работе мы разработали модель, которая учитывает различные ограничения на конфигурацию подобной системы: величина стереобазы, размеры зеркал, общие габариты оптической системы, отсутствие двойного отражения световых лучей, недопущение ситуации, когда видеокамера отражается в зеркалах. Выполнена постановка задачи условной оптимизации, в качестве целевой функции выбран периметр прямоугольника, ограничивающий оптическую систему. В рамках данной работы мы добавили в модель набор ограничений, которые задают конфигурацию рабочей зоны, она образована пересечением полей зрения двух виртуальных камер. Соответствующие изменения были внесены в программу для численного решения задачи условной оптимизации с использованием пакета SciPy. Продемонстрированы примеры решения задачи для различных исходных данных. Полученные результаты расширяют теорию компьютерного зрения и могут быть использованы в создании и исследовании систем компьютерного зрения для робототехнических комплексов и систем неразрушающего контроля.
Бесплатно
Матрично-векторное умножение многократной точности на графическом процессоре
Статья научная
Мы рассматриваем параллельную реализацию матрично-векторного умножения (GEMV, уровень 2 BLAS) для графических процессоров (GPU) с использованием арифметики многократной точности на основе системы остаточных классов. В нашей реализации GEMV покомпонентные операции с многоразрядными векторами и матрицами разбиваются на части, каждая из которых выполняется отдельным CUDA ядром. Это исключает ветвление логики исполнения и позволяет добиться более полного использования ресурсов GPU. Эффективная структура данных для хранения многоразрядных массивов обеспечивает объединение доступов параллельных потоков к глобальной памяти GPU в транзакции. Для предложенной реализации GEMV выполнен анализ ошибок округления и получены оценки точности. Представлены экспериментальные результаты, показывающие высокую эффективность разработанной реализации по сравнению с существующими программными пакетами многократной точности для GPU.
Бесплатно
Статья научная
В настоящее время резервы в повышении производительности современных процессоров практически исчерпаны, что проявляется в отсутствии роста, как тактовой частоты, так и числа команд, выполняемых в такт, которые определяют скалярную производительность процессорного ядра. В разрабатываемом векторном процессоре с архитектурой управления потоком данных (векторном потоковом процессоре) производительность процессорного ядра может быть повышена до 256 флоп в такт на ядро, что в 8 раз выше по сравнению с последними процессорами Intel Xeon. Это достигается за счет более высокой доли векторных вычислений. В работе показано, что отношение реальной производительности к пиковой на программах битонной сортировки, умножения матриц и 2D Stencil у векторного потокового процессора выше, чем у лучших процессоров традиционной архитектуры.
Бесплатно
Метастохастические адаптивные алгоритмы и их реализация в супервычислительной среде T++ AMP; MPI
Ред. заметка
На примере предложенного адаптивного численного метода расчета многомерного определенного интеграла от априори неизвестной, вычислительно сложной функции, рассматривается общая методика и программный каркас для построения адаптивных параллельных решателей, нацеленных на интеллектуальное многовариантное моделирование сложных многопараметрических систем
Бесплатно
Метод выделения промежуточного компонента смеси в системе из двух колонн бинарной ректификации
Ред. заметка
В работе представлен метод выделения из многокомпонентной смеси компонента, имеющего промежуточную (по отношению к наиболее низкокипящему и высококипящему) температуру кипения. Такая задача часто возникает в химической технологии и требует решения задачи о выборе оптимального порядка разделения трехкомпонентной смеси. В данной работе получено правило выбора этого порядка, а также некоторые ограничения на реализуемость процесса разделения. Показано, что необходимые предположения могут быть сделаны уже на этапе предварительного проектирования каскада колонн
Бесплатно
