Статьи журнала - Программные системы: теория и приложения
Все статьи: 422
Программирование основ вычислительной алгебры на языке с зависимыми типами
Статья научная
В статье описываются главные черты разработанной автором на основе доказательного программирования библиотеки вычислительной алгебры. Обсуждается опыт доказательного программирования некоторых классических категорий вычислительной алгебры («группа», «кольцо» и так далее) на основе подхода конструктивизма, применения языка с зависимыми типами, построения машинно-проверяемых доказательств (dependent types, proof carrying code). Выявляются проблемы, связанные с этим подходом, и отмечаются дополнительные возможности, даваемые применением аппарата зависимых типов. В качестве инструмента используется функциональный язык Agda. Статья является продолжением вводной статьи автора в данном журнале за 2014 год
Бесплатно
Программно-техническая платформа высокопроизводительных вычислений для нефтегазовой промышленности
Статья научная
Рассматривается необходимость создания комплексного программно-аппаратного решения организации высокопроизводительных вычислений, взаимодействия с большими данными и трехмерной визуализации в реальном времени для обеспечения производственных процессов в нефтегазовой отрасли. Приводятся технические решения и результаты, полученные при создании соответствующего высокопроизводительного специализированного комплекса, рассматриваются проблемы и направления дальнейшего развития данного технологического направления
Бесплатно
Ред. заметка
В статье представлен исторический обзор и текущее состояние в области разработки программных комплексов, предназначенных для обеспечения процесса исследования социо-эколого-экономических систем на основе моделей «Регион». Обзор охватывает разработки в период с середины 1970-х годов по настоящее время. На основе анализа публикаций, отчетов и, где это было возможно, документаций проведен анализ архитектур программных систем, их основных функций и способов реализации. Модели программ представлены на языке UML с применением диаграммы прецедентов и компонентов. К основным задачам, решаемым рассматриваемыми программными комплексами, относятся следующие: вычислительный эксперимент и сценарные расчеты, решение задач оптимизации и нормирования, анализ свойств модели и идентификация параметров. В зависимости от набора решаемых задач и моделируемых компонент социо-эколого-экономических систем выполнена классификация множества программ, сделаны выводы о вкладе отдельных разработок в общий фонд программного обеспечения моделей «Регион», проведена оценка дальнейших перспектив исследований в данном направлении.
Бесплатно
Программный инструментарий для трафаретных вычислений на гибридных суперкомпьютерах
Статья научная
Рассматривается проблема переноса программ на гибридные суперкомпьютеры. В общем случае эта проблема сложна и требует вложения значительного количества высококвалифицированного труда, однако для ограниченных классов программ перенос всё же поддается автоматизации. Одним из таких классов являются трафаретные программы, имеющие широкое применение в научных вычислениях. Излагаются идеи и описывается реализация программного инструментария, разработанного авторами в рамках проекта Кентавр, направленного на автоматическое распараллеливание трафаретных программ для исполнения на гибридных суперкомпьютерах. Основная задача, решаемая инструментарием Кентавр,~— автоматизация обменов между вычислительными узлами суперкомпьютера, а также между ускорителем и центральным процессором в рамках узла.
Бесплатно
Программный комплекс обработки изображений на основе модели зрения человека
Статья научная
Рассматривается задача компьютерного моделирования методов обработки изображений, основанных на принципах работы зрительной системы человека. Предложена структура программного комплекса (ПК), моделирующего первые этапы обработки зрительного сигнала мозгом человека: сглаживание изображений (удаление шума), выделение границ объектов (контуров изображения) и ориентационный анализ (определение угла наклона контуров). Эти этапы моделировались с помощью фильтров Гаусса для сглаживания и представления изображения, аппарата гауссовых производных для выделения границ и фильтра Габора для определения ориентаций. На языке Си, tcl/tk с использованием библиотек http://www.libpng.org/pub/png/libpng.htmllibpng, https://www.gnu.org/software/gsl/libgsl разработан ПК Visual Processing, выполняющий следующие функции: размытие изображений по Гауссу; дифференцирование изображений с помощью гауссовых производных, выделение границ объектов с помощью лапласиана гауссиана (LoG фильтра); определение направления контуров и подъем изображения на группу Ли $SE_2$ с помощью фильтров Габора. ПК основан на принципах открытой архитектуры и является платформой для реализации и тестирования алгоритмов обработки изображений в сфере математического моделирования зрения.
Бесплатно
Программный комплекс оптимизации динамических систем на множествах управлений
Статья научная
Представлены результаты разработок алгоритмической и программной части программного комплекса оптимизации динамических систем на множествах управлений простой структуры, в котором реализован параллельный алгоритм поиска кусочно-линейного управления нелинейной динамической системы, удобного для практического применения. Применение алгоритма и анализ эффективности распараллеливания на кластерном вычислительном устройстве демонстрируется на ряде примеров.
Бесплатно
Статья научная
Возрастающие объемы геномных данных о положении сайтов связывания транскрипционных факторов, хромосомных контактах, аннотации геномных характеристик, полученных с помощью современных технологий секвенирования, требуют разработки нового программного обеспечения для их анализа, оптимизации существующих алгоритмов обработки. Суперкомпьютерные вычисления позволяют решать задачи исследования регуляции транскрипции генов на качественно новом уровне. Рассмотрены задачи анализа геномных данных секвенирования, полученных на основе технологий ChIP-seq, ChIA-PET и Hi-C. Представлены компьютерные подходы и разработанные авторами программы для решения предложенных задач геномики, приведена дискуссия о дальнейших направлениях развития.
Бесплатно
Проект распределенной сети суперкомпьютерных центров коллективного пользования
Ред. заметка
Одним из ключевых методов повышения доступности и эффективности использования ресурсов суперкомпьютерных центров коллективного пользования (СКЦ) является их объединение в единую распределенную сеть.Подобное объединение дает возможность оперативного перераспределения нагрузки между ресурсами путем перенаправления пользовательских заданий из очереди одного СКЦ в очередь другого, менее загруженного в определенный момент времени. В статье рассматриваются цель, задачи и ожидаемые результаты проекта по созданию распределенной сети СКЦ.В статье приводятся результаты экспериментов по исследованию характеристик защищенного канала связи между СКЦ пилотной зоны проекта распределенной сети ---МСЦ РАН (г. Москва) и ССКЦ СО РАН (г. Новосибирск).
Бесплатно
Производительность Riak KV в задаче сохранения сенсорных данных
Ред. заметка
Система хранения сенсорных данных является важной частью систем анализа данных. Ее задача принимать данные с временными метками от удалённых источников, сохранять данные и предоставлять доступ к ним по идентификатору датчика и временному интервалу. С ростом числа датчиков становится актуальной задача масштабирования системы. В данной статье мы экспериментально исследуем применение Riak KV масштабируемого распределённого хранилища типа «ключ-значение» в качестве основы системы хранения сенсорных данных.
Бесплатно
Процессный подход к эволюционированию информационных систем. Ретроспективное индексирование
Статья научная
Прорабатывается навеянный идеями ISO9000 процессный подход к архитектуре масштабируемой информационной поддержки коллаборативной творческой активности. Подход базируется на непосредственном ретроспективном доступе к информации, раздельной записи данных и функционально-реактивном исполнении. Предоставляя пользователям возможности перемещений во времени и организации параллельных миров, он обещает высокую реактивность, постоянную доступность, повышенную устойчивость к ошибкам исполнения и администрирования, неожиданным перегрузкам, поломкам и внезапным перестройкам системы. Кратко рассматривается архитектура будущей системы и более подробно ретроспективное индексирование информации.
Бесплатно
Разные неблокируемые самомаршрутизируемые системные сети с прямыми каналами
Статья научная
Разработаны три новых варианта неблокируемой самомаршрутизируемой сети с прямыми каналами, в которой конфликты пакетов обнаруживаются и разрешаются на входе в сеть. Заблокированные в конфликтах пакеты повторно передаются источниками с минимальными задержками. В сеть добавлены сквозные цепи обратной связи для быстрого обнаружения конфликтов пакетов. Наличие цепей обратной связи позволяет осуществлять произвольный трафик без потери пакетов. Сети разработаны в 1-, 2-, 4-, и 8-каскадном вариантах с масштабированием числа каналов от нескольких сот до многих миллионов с оценкой достигаемого быстродействия сетей на перестановочном трафике. Практическая ориентация предложенных сетей - это системные сети с передачей маршрутной информации в заголовках пакетов с использованием в каждом каскаде управляющей маршрутной информации. Предложенные сети выполнены в расширенном схемном базисе, состоящем из коммутаторов, мультиплексоров и демультиплексоров. В работе представлены характеристики построенных сетей и дана их сравнительная оценка. Новизна разработанных сетей состоит как в самом факте их построения, так и в использованной структуре сетей и их характеристиках.
Бесплатно
Разработка информационной системы поддержки коллективной разработки проектов
Статья научная
В работе выполнен аналитический обзор современных систем управления проектами и приведено описание вновь созданной информационной системы, поддерживающей коллективную работу исследователей и разработчиков ITпроектов (в том числе планирование, разработку программного обеспечения, обмен информацией и составление отчетов).
Бесплатно
Разработка распределенной системы защиты облачных вычислений
Статья научная
Рассмотрены вопросы построения исследовательского стенда для организации сетевых атак на системы облачных вычислений. Предложена концепция распределенной системы защиты с использованием перспективного модуля мониторинга аномальной сетевой активности, учитывающая основные направления возможных атак.
Бесплатно
Статья научная
Рассмотрены задачи алгоритмического и аппаратнопрограммного обеспечения системы управления погружным жидкостным охлаждением высокопроизводительных вычислительных комплексов. Система управления решает задачу минимизации энергопотребления при ограничении на максимальную допустимую температуру тепловыделяющих компонентов вычислительных комплексов. Предложено решение задачи минимизации энергопотребления, получены условия оптимальности. Выбрано аппаратное обеспечение, разработан контроллер, позволяющий обработать необходимое количество сигналов цифровых термометров
Бесплатно
Разработка системы анализа производительности приложений для мобильных платформ
Статья научная
Анализ производительности при разработке приложений занимает важное место наряду с модульным и многими другими видами тестирования. При разработке приложений и архитектур для суперкомпьютеров подобное тестирование оказывается еще более важным ввиду высокой стоимости эксплуатации такого рода систем. В последнее время набирает популярность использование мобильных платформ для построения суперкомпьютеров благодаря низкому энергопотреблению систем и появлению 64 разрядных процессоров. В ходе работы, которой посвящена данная статья, разработана система для запуска тестов, которая на данный момент отлично показала себя для мобильных платформ. Тесты можно запустить на большом количестве платформ, в системе эффективно реализуется многопоточность, а также можно подавать реальные данные и получать результат, как на компьютере, так и на мобильном устройстве. В статье описывается подход к тестированию производительности, а также идея развить этот инструмент в сторону применения для научных приложений и суперкомпьютеров
Бесплатно
Разработка системы моделирования автономного полета беспилотного летательного аппарата
Статья научная
В работе приводится описание системы моделирования полета беспилотного летательного аппарата (БПЛА) в автономном режиме. В своей работе система ориентируется на генерируемые программно снимки, являющиеся аналогом снимков, сделанных с бортовых камер БПЛА. Производится распознавание объектов.
Бесплатно
Статья научная
Авторами была выполнена разработка экспериментального образца комплекса программных средств суперкомпьютерного моделирования характеристик полупроводниковых наноструктурированных сред для сверхбыстрой модуляции света в системах передачи информации в волоконно-оптических линиях связи. В статье описывается процесс создания данного комплекса на языке C++ на основе разработанного авторами программного кода на языке Matlab. Приводится перечень основных проблем, с которыми пришлось столкнуться авторам, и предлагаются способы их решения. Во второй части статьи приводятся результаты экспериментального исследования, показывающие высокую эффективность и масштабируемость разработанного комплекса.
Бесплатно
Разрешение событийно-несобытийной неоднозначности существительных: нейросетевой подход
Статья научная
В работе предложен метод автоматического определения значения существительных, неоднозначных с точки зрения событийно-несобытийной категоризации. Представлены результаты сопоставительного анализа нескольких нейросетевых архитектур, использованных для снятия неоднозначности. Обсуждается проблема обнаружения в тексте упоминаний о событиях.
Бесплатно
Распознавание идиоматического использования выражений с помощью нейронных сетей
Статья научная
Многие идиоматические выражения могут использоваться не только в~переносном смысле, но и в прямом. Распознавание того или иного случая их употребления является важной задачей во многих приложениях обработки текстов на естественном языке, в частности, в машинном переводе. В~настоящей работе предлагается автоматический способ распознавания прямого и переносного использования идиоматических выражений на основе анализа их локальных контекстов с помощью рекуррентных нейронных сетей. Исследованы два типа таких сетей для решения данной задачи --- обычные рекуррентные нейросети и двунаправленные их модификации. Рассмотрены варианты представления слов контекста как в виде нормальных форм,так и виде словоформ, встретившихся в тексте. Описаны способ построения и характеристики дистрибутивной модели, в которой хранятся векторные представления слов и целевых идиоматических выражений. В заключение мы даем обзор наиболее важных работ по данной проблематике.
Бесплатно
Распознавание кадастровых координат с использованием свёрточно-рекуррентных нейронных сетей
Статья научная
В статье исследуется применение свёрточно-рекуррентных нейронных сетей (CRNN) для распознавания изображений кадастровых координат объектов на отсканированных документах ППК «Роскадастр». Комбинированная архитектура CRNN, объединяющая свёрточные нейронные сети (CNN) и рекуррентные нейронные сети (RNN), позволяет использовать преимущества каждой из них для обработки изображений и распознавания содержащихся в них непрерывных цифровых последовательностей. При проведении экспериментальных исследований были формированы изображения, состоящие из заданного количества цифр, построена и исследована CRNN модель. Формирование изображений цифровых последовательностей заключалось в предобработке и конкатенации изображений образующих их цифр из собственного набора данных. Анализ значений функции потерь и метрик Accuracy, Character Error Rate (CER) и Word Error Rate (WER) показал, что использование предложенной CRNN модели позволяет достичь высокой точности распознавания кадастровых координат на их отсканированных изображениях.
Бесплатно
