Программные системы: теория и приложения @programmnye-sistemy
Статьи журнала - Программные системы: теория и приложения
Все статьи: 486
Преимущества и недостатки использования метода векторов указателей в векторном потоковом процессоре
Статья научная
Статья посвящена анализу выполнения программы быстрой сортировки (QS) в векторном процессоре с архитектурой управления потоком данных, в котором для хранения массивов используется метод векторов/указателей. Анализируется выявленный на программе QS недостаток хранения массивов с помощью векторов указателей и предложен способ решения этого недостатка введением команд split и fuse в систему команд процессора. Несмотря на значительное усложнение графа и числа выполняемых команд в программе QS, введение в систему команд ВПП новых команд split и fuse позволило достичь на этой программе до 7.4 раз более высокой производительности по сравнению с процессорным ядром Intel Skylake.
Бесплатно
Преимущества и недостатки использования метода векторов указателей в векторном потоковом процессоре
Статья научная
Статья посвящена анализу выполнения программы быстрой сортировки (Quicksort) в векторном процессоре с архитектурой управления потоком данных (ВПП), в котором для хранения массивов используется метод векторов/указателей. Выявленный ранее на программе Quicksort недостаток хранения массивов с помощью векторов указателей был компенсирован введением команд split и fuse в систему команд процессора. Анализируется усовершенствованный граф программы Quicksort и результаты её моделирования на исходной и модернизированной системе команд ВПП. Производится сравнение результатов моделирования ВПП с производительностью процессорного ядра IntelSkylake.
Бесплатно
Преобразования дифференциальных управляемых систем для поиска приближенно-оптимального управления
Статья научная
Показано, что управляемая дифференциальная система общего вида может быть преобразована к эквивалентным системам с линейными управлениями, к которым применимы преобразования к производным задачам меньшего порядка, известные из теории вырожденных задач, доставляющие идеальные магистральные решения исходной задаче. Предлагаются процедуры аппроксимации идеального магистрального решения решениями исходной системы, как при неограниченных линейных управлениях, так и при условии их ограниченности для получения допустимых начальных приближений, и алгоритмы их итерационного улучшения, апробированные на прикладных задачах.
Бесплатно
Статья научная
Известны интегральные преобразования, для которых свертка в области оригиналов (функций скалярного действительного переменного) преобразуется в сумму изображений (функций скалярного действительного переменного). Эти преобразования задаются с точностью до линейного оператора.Рассмотрены свойства одного из подобных преобразований, для которого экспонента преобразуется в экспоненту: eго связь с преобразованием Лапласа, преобразования некоторых конкретных функций и операций дифференцирования, интегрирования, сдвига, изменения масштаба времени, умножения на экспоненту и другие.Переход от плотности распределения случайной величины к ее кумулянтам называют кумулянтным преобразованием, по аналогии все преобразования, переводящие свертку оригиналов в сумму отображений названы кумулянтными. Показано, что формулы Ньютона, реализующие связь сумм одинаковых степеней корней полинома с его коэффициентами, являются кумулянтным преобразованием, так же как переход от функции действительного переменного к фазе или логарифму модуля ее преобразования по Фурье.Обсуждаются возможности использования таких преобразований. Получены условия, при выполнении которых последовательность коэффициентов устойчивого полинома, являющаяся сверткой устойчивых полиномов первой и второй степени, с ростом числа этих полиномов асимптотически нормальна.
Бесплатно
Статья обзорная
В работе рассматриваются преобразования программ, приводящие к ускорению. Приводятся публикации о различных параллельных вычислительных архитектурах и инструментах разработки эффективных программ для них. Рассматривается сочетание распараллеливания и оптимизации доступа к модулям памяти разного уровня. Отмечается, что отставание автоматической оптимизации программ от потребностей новых архитектур сдерживает развитие новых перспективных вычислительных систем. Формулируются задачи развития теории преобразования программ и оптимизирующих (распараллеливающих) компиляторов, которые могли бы привести к существенному повышению производительности труда программистов. Статья обосновывает призыв к модернизации оптимизирующей компиляции.
Бесплатно
Приближение длины наибольшей общей подпоследовательности пары случайных строк
Ред. заметка
Математическое ожидание длины длиннейшей общей подпоследовательности букв двух случайных слов рассматривается как функция от длин и этих слов и мощности алфавита = A. При этом предполагается, что любая буква независимо и с равной вероятностью оказывается в любой позиции слова. Указан вид приближённой формулы для 𝐸(𝑚, 𝑛, 𝛼), позволяющий вычислять 𝐸(𝑚, 𝑛, 𝛼) с погрешностью в 0.3 процента для 64 6 + 6 65536 и 1
Бесплатно
Приближенные методы оптимизации управляемых процессов
Статья научная
Статья посвящена новым приближенным методам оптимального управления на основе достаточных условий оптимальности, улучшения и принципа расширения и их реализации в программно-алгоритмическом комплексе параллельных вычислений для решения задач улучшения и приближенно-оптимального синтеза управления. Приводятся примеры, демонстрирующие эффективность предлагаемых методов при параллельной реализации.
Бесплатно
Статья научная
Рассматривается способ построения метода приближенного синтеза оптимального управления для дискретно-непрерывных систем (ДНС) на основе достаточных условий относительного минимума. Построение ведется в окрестности ранее найденной относительной минимали. Дается оценка точности такого построения и приводится иллюстративный пример.
Бесплатно
Статья научная
Рассматриваются линейно-квадратические по состоянию неоднородные дискретные системы (НДС). Для указанного класса на основе аналога достаточных условий оптимальности Кротова строится метод приближенного синтеза оптимального управления и приводится иллюстративный пример.
Бесплатно
Приемопередатчик интерфейса~4-20 mA
Статья научная
Рассматриваются принципы работы и особенности реализации устройства, выполняющего как функции приемника интерфейса 4–20 mA, так и функции передатчика интерфейса 4-20 mA, с питанием от токовой петли этого интерфейса. Данное устройство применяется при создании сенсорных сетей, для измерения параметров состояния сложных технических объектов и дистанционной передачи полученных данных. Ключевые слова и фразы: сенсорные сети, токовая петля, интерфейс 4-20 mA
Бесплатно
Прикладные модели и задачи силлогистики
Статья научная
Проблемы становления понятийного (когнитивного) мышления тесно связаны с приложениями логики. Однако, при этом не менее тесно они связаны с философией. В приложениях важно не только формально, но и содержательно понимать: что есть истина и ложь; почему и как логическая модель причинно-следственных связей может оказаться неадекватна реальности. Cиллогистики Аристотелева типа (Васильева Н.А., Венна, Керрола), алгебра логики Буля могут быть построены на общей онтологической основе — алгебраической системе, включающей Булеву алгебру множеств и объемные отношения между модельными множествами. Рассматривается силлогистика LS2 , обладающая свойством модельной полноты. В ней определено непарадоксальное логическое следование. Областью интерпретации формул являются дискретные диаграммы Венна (ДДВ), построенные на модельных множествах. Универсум и модельные множества задаются как конечные множества из неотрицательных целых чисел. Установление того факта, что логическое содержание посылки включает в себя логическое содержание заключения для любых правильных формул, сводится к проверке включения множеств, которые являются семантическими значениями посылки и заключения. Это указывает на наличие свойства разрешимости силлогистики. Формула может быть односмысловой (ОС) или многосмысловой (МС). Семейство ДДВ является семантическим значением МС формулы. ОС Формула в качестве семантического значения имеет одну ДДВ. Все формулы разделяются на законы, выполнимые формулы и противоречия. Рассмотрены содержательные примеры, подтверждающие теоретические положения. Предложенная силлогистика была протестирована для решения задач с максимальным количеством модельных множеств, равным 22. При создании программного обеспечения, основанного на распараллеливании процесса вычисления семантического значения формулы, можно решать задачи со значительно большим количеством модельных множеств.
Бесплатно
Статья научная
Данная статья описывает возможные методы моделирования нейронных сетей мозга с учетом различных биологических свойств клеток нейронов и реализации построенных моделей на ЭВМ. Приведены принципы передачи импульса внутри нейронных сетей и их обработки нейронами.
Бесплатно
Применение детекторов RF-DETR и Yolo26 в задаче локализации опухолей головного мозга по МРТ-данным
Статья научная
Исследование посвящено сравнительному анализу современных детекторов объектов для локализации опухолей головного мозга по данным магнитно-резонансной томографии. В первой части проведен аналитический обзор современных подходов к неригидной регистрации и сегментации опухолей, а также архитектур трансформерных и гибридных детекторов объектов с деформируемым вниманием, многоканальной агрегацией признаков и специализированными функциями потерь, ориентированных на обработку деформируемых структур с размытыми границами, а также анализ программных реализаций и лицензионных ограничений соответствующих фреймворков. Во второй части выполнено экспериментальное сравнение нейронных сетей RF-DETR и Yolo26 на размеченном датасете опухолей головного мозга в задаче детекции ограничивающих прямоугольников. Отметим, что данная задача представляет собой стандартную процедуру локализации области интереса и не требует специального учета деформируемости структур или неопределенности границ, в отличие от задач сегментации или неригидной регистрации. Оценка качества проведена по метрикам mAP0.50, mAP0.50–0.95 и F1-мерам для IoU 0.50 и 0.50–0.95 при переборе порогов уверенности. Полученные результаты показали, что RF-DETR обеспечивает более высокие интегральные показатели качества и лучшую скорость по сравнению с Yolo26, что подтверждает, что трансформерные детекторы являются перспективным инструментом автоматизированного анализа МРТ-изображений головного мозга. На основе аналитического и экспериментального исследований сформулированы рекомендации по развитию RF-DETR для задач медицинской визуализации, направленные на повышение обобщающей способности модели, устойчивости к сдвигу распределения данных и клинической интерпретируемости результатов.
Бесплатно
Применение логики построений на графах к исполнению моделей бизнес-процессов
Статья научная
В статье предлагается подход к исполнению бизнес-процессов, который основан на логическом синтезе программ по модели бизнес-процесса. В подходе используется логика построений на графах GL5
Бесплатно
Статья научная
Рассматривается проблема автоматизации минералогического анализа планиметрическим методом на примере апатитовых руд различных типов, характерных для Хибинского месторождения. Цель: изучение эффективности машинного обучения как средства формирования набора признаков и решения задачи классификации в различных постановках при планиметрическом анализе минералов. Результаты: Выявлены особенности планиметрического анализа как задачи классификации, в частности, определены свойства смежности и однородности классов в пространстве идентифицирующих признаков. Для различных вариантов формальной постановки задач классификации проанализированы потенциальные систематические ошибки определения содержания полезного компонента планиметрическим методом. Экспериментально подтверждена возможность непосредственного использования предобученной сверточной сети ResNet18, без изменений архитектуры и дообучения, для формирования признакового вектора объектов классификации, обеспечивающего хорошую разделимость классов. На примере рассматриваемых руд экспериментально подтверждена высокая эффективность (более 98% точности) применения нейросетевого классификатора и векторизатора ResNet18 для идентификации элементов изображения, относящихся к чистым классам «апатит»/ «не-апатит». Высокая точность классификации сохраняется при уменьшении размера ячейки планиметрической сетки вплоть до 2×2 пикселей (78%), а при размере ячейки 20×20 пикселей приближается к 100%. Исследована эффективность применения нейросетевого подхода к задаче определения удельного содержания полезного компонента в руде. Эксперименты не подтвердили эффективность реализации планиметрического анализа как задачи мягкой классификации без существенных модификаций архитектуры нейросетевого классификатора, однако показали высокую эффективность подхода при мультиклассовой постановке задачи. Абсолютная ошибка в точности определения содержания полезного компонента в последнем случае зависит от количества классов и типа руды и в худшем случае не превышает 6%, что выше точности экспертных оценок опытными рудничными геологами. Практическая значимость: подход применим для создания недорогих, быстродействующих и эффективных экспресс-анализаторов руд, не требующих специализированного оборудования.
Бесплатно
Применение механизма многокомпонентности МИС Интерин PROMIS для крупных ЛПУ с филиалами
Статья научная
Статья посвящена анализу особенностей крупных лечебно-профилактических учреждений (ЛПУ), имеющих в своей структуре филиалы, а также применению механизма поддержки мультипликативных структур низкого уровня в медицинской информационной системе (МИС) Интерин PROMIS при информатизации таких ЛПУ.
Бесплатно
Статья научная
Настоящее исследование направленно на разработку нейросетевого метода обнаружения/детекции людей в малонаселённой местности по снимкам, полученным с беспилотного воздушного судна (БВС). В качестве нейросетевого детектора была использована модель архитектуры YOLOv11m. В рамках проведённого исследования был разработан и применён алгоритм адаптации обучающего набора данных LaDD. Проведены эксперименты по предварительному обучению модели на оригинальном и адаптированном наборе, в результате которых удалось доказать целесообразность использования адаптированного набора данных. Итоговая точность модели при обучении достигла значения в 98.7% по mAP50 . Инференс модели показал точность детекции в 0.895 (89.5%) по F1 и 0.901 (90.1%) по mAP50 , что позволяет подтвердить работоспособность представленного метода.
Бесплатно
Статья научная
В настоящей работе представлено исследование на тему применения нейронных сетей сиамской архитектуры в задачах классификации различных продуктов питания на прилавках универсальных магазинов. Сиамские сети - это особый класс нейросетевых архитектур, объединяющий в себе две свёрточные подсети. Его часто используют в задачах сопоставления объектов, поскольку по сравнению с традиционными свёрточными нейронными сетями он не требует большого количества обучающих данных. В ходе работ сгенерирован собственный набор данных, включающий пять различных категорий продуктов. В результате удалось достичь точности в 97.5% при обучении.
Бесплатно
Применение параллельных вычислений при решении задач защиты информации
Статья научная
В настоящей работе рассматриваются вопросы применения распределенных многопроцессорных вычислений для сокращения времени анализа современных криптографических систем защиты информации. Приводятся экспериментальные данные, полученные на основе реализации параллельных алгоритмов анализа симметричных и ассиметричных алгоритмов шифрования.
Бесплатно
Ред. заметка
Современные подходы к построению систем видеонаблюдения начинают все больше ориентироваться на автоматизацию. Статья описывает подход к построению автоматизированной системы видеонаблюдения на основе сенсоров, построенных с использованием микрокомпьютеров, и высокопроизводительного кластерного вычислителя, с помощью системы распределенной блочно-параллельной обработки данных. Описываемый подход основывается на возможности использования универсальных компонентов за счет применения микрокомпьютеров и оперативного расширения возможностей комплекса за счет применения программной системы обработки данных с модульным подходом. В отличие от других автоматизированных систем обеспечивается возможность доработки алгоритмов обработки и передачи данных. Блочно-параллельный подход организации алгоритмов обработки позволяет организовать масштабирование комплекса. В заключение представлены результаты экспериментальных исследований, а также основные выводы, положительные и отрицательные стороны подхода и разработанного комплекса
Бесплатно
