В данной работе рассматривается задача управления колесным роботом на плоской поверхности без препятствий. В основе сборки робота лежит платформа Arduino. Исследуется оптимальный класс управлений, впервые возникший еще в классической задаче Эйлера об эластиках. В конце работы приведено несколько примеров перемещения робота вдоль эластик Эйлера, изучена проблема ухода траектории от эластики и возможные пути её решения.

Бесплатно

Ускорение алгоритма сегментации мультиспектральных снимков дистанционного зондирования Земли, основанного на использовании сверточных нейронных сетей

Иванов Егор Сергеевич, Смирнов Александр Владимирович

Статья научная

Предложен усовершенствованный подход к сегментации мультиспектральных снимков с использованием сверточных нейронных сетей (СНС). Оригинальный алгоритм учитывал некоторые погрешности, которые могли возникать в ходе обработки снимков СНС при помощи скользящего окна, и построен так, что устраняет эти проблемы. В предлагаемой модификации помимо классического поиска объектов СНС, использованы индексы \smallsf{NDVI} и \smallsf{NDWI}, которые имеют большой коэффициент корреляции с реальными объектами, присутствующими на снимках, а также пирамиды изображений. Все это в совокупности дает ускорение при обработке изображений.

Бесплатно

Устойчивая алгоритмическая привязка к произвольному участку кода программы

Головешкин Алексей Валерьевич, Михалкович Станислав Станиславович

Статья научная

При работе над задачей программист наиболее активно взаимодействует с~конечным набором фрагментов кода. Информация об их расположении важна для быстрого перемещения между ними, для других разработчиков и как разновидность документации. Интегрированные среды разработки (IDE) позволяют связывать метки с~участками кода, просматривать список меток и использовать их для быстрой навигации, однако связь между меткой и помеченным местом может теряться при редактировании кода, особенно при изменении за пределами IDE. В предыдущих работах авторами предлагается интегрируемый в~IDE инструмент, позволяющий устойчиво к~изменению кода помечать крупные синтаксические сущности программы («привязываться» к~ним). Описание помечаемого элемента строится по~абстрактному синтаксическому дереву (АСД) программы и используется для алгоритмического поиска этого элемента в~отредактированном позднее коде. Поиск осуществляется с~успешностью от 99 до 100.. Целью настоящей работы является устойчивая алгоритмическая привязка к~произвольному участку кода. Для привязки к~однострочному фрагменту кода предложены расширение модели, описывающей помечаемый фрагмент, и дополнительный алгоритм поиска. Введена необходимая формализация и предложен алгоритм встраивания в~АСД узлов, соответствующих многострочным фрагментам; показано, что в~результате такого встраивания не нарушается корректность АСД. В~коде трёх крупных проектов на~языке C. произведены привязки к~случайно выбранным строкам. Ручной проверкой результатов поиска этих строк в~отредактированном коде подтверждено, что привязка устойчива к~редактированию кода.

Бесплатно

Фрактальная модель макросистем

Амелькин С.А.

Статья научная

Рассмотрена математическая модель макросистемы произвольной природы в виде фрактального графа. Такое представление позволяет вывести феноменологические закономерности макросистем, не основываясь на свойствах элементарных объектов, формирующих макросистему. Показано, что на множестве стационарных процессов можно ввести метрику; метрическими свойствами обладает производство энтропии в макросистеме.

Бесплатно

Фронтальный алгоритм решения SAT задачи

Сметанин Юрий Михайлович

Статья научная

Алгоритм вычисления семантического значения конъюнктивных формул вида $U = F(X_1, X_2,..., X_n)$ в неклассической пропозициональной логике $L_{S_{2}}$ также вычисляет множество всех решений логического уравнения $F({x_1}, {x_2},..., {x_n})= 1,$ где $F(X_1, X_2,..., X_n)$ - формула булевой алгебры множеств, составляющих дискретную диаграмму Венна. Элементы этих множеств являются неотрицательными целыми числами. На основе этого алгоритма строится новый алгоритм для решения задачи $ SAT$. Существенная разница между ним и семейством алгоритмов, основанных на $ DPLL $, и $ CDCL $, - замена булевых переменных множествами. Это позволяет эффективно проверить выполнимость не одного, а многих наборов значений логических переменных ${x_1}, {x_2},..., {x_n}$.

Бесплатно

Цветные сети Петри и язык распределенного программирования UPL: их сравнение и перевод

Климов А.В.

Статья научная

Сети Петри широко используются как средство моделирования распределенных мультиагентых систем. Существуют инструменты работы с расширенными сетями Петри, в которых токены нагружены произвольными данными. В частности, CPN Tools позволяет описывать, проигрывать и исследовать цветные сети Петри (Coloured Petri Nets, CPN). Ставится вопрос о возможности использовать этот инструмент для разработки, прототипирования и исследования параллельных распределенных вычислительных алгоритмов, в идеале - превращения их в работающие эффективные параллельные программы. У нас есть опыт экспериментального программирования разных алгоритмов в нашем графическом языке UPL, который пока существует как бы «на бумаге». Его сравнение с CPN показывает, что в их семантиках много общего. В статье оба языка определяются, сравниваются на примерах и через правила перевода из одного в другой. Также описываются средства управления распределением вычислений для UPL. Интересен вопрос об их переносе в CPN, где им пока аналога нет.

Бесплатно

Цифровое представление в виртуальной реальности места происшествия как инструмент уголовного судопроизводства

Кугуракова Влада Владимировна, Антонов Игорь Олегович, Гончаренко Богдан Викторович, Чайбар Артыш Алимович

Статья научная

Представлены новые возможности таких технологий, как фотограмметрия и виртуальная реальность, для применения в уголовном судопроизводстве. Описана концепция построения «на лету» трёхмерной цифровой копии происшествия непосредственно на его месте. Концепция апробирована с применением конкретных технологических подходов создания цифровой копии происшествия с серверной обработкой первоначальной информации из набора фотоснимков места происшествия с нескольких ракурсов. Разработана архитектура программно-аппаратного комплекса, описан функционал мобильного решения и приложения виртуальной реальности. Показано, как цифровая копия происшествия может быть использована, в частности, при доказательствах по уголовному делу как субъектами обвинения, так и субъектами защиты. Сегодня использование в судопроизводстве технологии виртуальной реальности в обозначенном аспекте является одним из новых и весьма перспективных направлений. Известно об использовании отечественными криминалистами технологий изготовления компьютерных сферических панорам и виртуальных туров мест происшествий. Авторы предлагают свои варианты решения ряда проблем в этой области и аргументируют поэтапное внедрение предложенных технологий в судебно-следственную практику.

Бесплатно

Чувствительность решения некоторых возмущенных задач оптимизации

Блинов Александр Олегович, Дмитриев Михаил Геннадьевич

Статья научная

Рассматриваются возмущенные задачи оптимизации, формально представляющие собой задачи поиска экстремума функций многих переменных, возникающие при применении методов линейной свертки и идеальной точки, где часть весовых коэффициентов зависят от малого параметра. На основе асимптотического анализа задачи описывается чувствительность решения к изменению малого параметра, позволяющая построить коррекцию решения

Бесплатно

Шаблоны в модуле визуализации Web-интерфейса системы мониторинга BotikMon

Стоцкий Максим Викторович, Шевчук Юрий Владимирович

Ред. заметка

Статья посвящена системе мониторинга BotikMon, разработанной в ИПС им.~А.~К.~Айламазяна РАН. Система предназначена для архивации и визуализации информации, полученной от большого числа датчиков. В данной статье рассматривается вопрос разработки структур данных для страниц «избранное» в графическом интерфейсе пользователя системы BotikMon. Страницы «избранное» дают возможность сводить на одну страницу выбранные оператором данные и настраивать режимы отображения для них. Предлагается подход, основанный на использовании объектов\=/шаблонов, для которых поддерживается механизм наследования.

Бесплатно

Школа-семинар «Модели, оптимизация и приложения импульсных и гибридных систем»

Трушкова Екатерина Александровна

Статья

Бесплатно

Школа-семинар «Приближенные методы оптимального управления в параллельных вычислениях»

Гурман Владимир Иосифович

Статья

Бесплатно

Эволюция выразительных способностей языка OWL

Трофимов Игорь Владимирович

Статья научная

Рассматриваются языковые конструкции диалектов языка OWL, как средства спецификации предметных онтологий. Затрагивается проблема представления n-арных предметных отношений. Анализируется характер и значимость нововведений в синтаксисе.

Бесплатно

Эволюция и перспективы приближенных методов оптимального управления

Гурман Владимир Иосифович, Расина Ирина Викторовна, Блинов Александр Олегович

Статья научная

В статье дан краткий обзор приближенных методов оптимального управления и идей, лежащих в их основе. Изложение ведется в терминах постановок задач оптимизации и улучшения управления в стандартной форме для дискретных и непрерывных управляемых систем. Рассмотрены методы первого и второго порядков, улучшение сложных процессов. Освещены алгоритмы, основанные на исследовании множеств достижимости и на многомерных аппроксимациях. Приведен обширный список литературы, содержащий основные полученные теоретические и прикладные результаты, что дает возможность разработчикам новых методов оценить состояние дел в рассматриваемой области. Обозначены возможные направления дальнейшего развития приближенных методов оптимального управления в соответствии с прогрессом в сфере высокопроизводительной вычислительной техники.

Бесплатно

Эвристический алгоритм для одной нелинейной задачи оптимального управления

Расина И.В., Гусева И.С.

Статья научная

Рассматривается задача оптимального управления для одного из вариантов квазилинейной системы. Для ее решения используется идея профессора В. И. Гурмана, предложившего сочетать два варианта принципа расширения. Один из них, традиционный подход Кротова, а второй - метод штрафных функций. Выбранный класс систем позволяет провести аналитическое исследование лагранжиана Кротова, что в свою очередь приводит к формулировке алгоритма. Полученный алгоритм апробирован на двух иллюстративных примерах, для которых построены минимизирующие последовательности. Трудоемкость расчетов сопоставима с методами, основанными на традиционном принципе расширения. Результаты расчетов проиллюстрированы таблицами и графиками.

Бесплатно

Экономическая эффективность продажи программного обеспечения при наличии пиратского рынка

Иванова Ольга Сергеевна, Амелькин Сергей Анатольевич

Статья научная

В экономических системах достаточно хорошо изучены привычные нам виды ресурсов, такие как труд, капитал и прочие. Однако в последнее время информационные ресурсы набирают все большую популярность. В данной работе рассмотрена задача установления оптимальной цены для извлечения максимальной прибыли фирмой при продаже такого информационного ресурса как программное обеспечение. Рассматривалась экономическая система, состоящая из фирмы-продавца программного обеспечения и покупателей. При этом учитывалось два случая: продажа программного обеспечения при наличии и отсутствии теневого рынка. В обоих случаях были составлены уравнения баланса и получены условия оптимальности выбора цены продажи в зависимости от числа проданных экземпляров.

Бесплатно

Эксафлопсные суперЭВМ. 1 контуры архитектуры

Степаненко Сергей Александрович, Южаков Василий Васильевич

Статья научная

Исследованы архитектурные аспекты вычислительных систем эксафлопной производительности. Оценены параметры вычислительной и коммуникационной сред. Показано, что для достижения эксафлопной производительности необходимы гибридные системы. Процессорные элементы этих систем содержат ядра универсальных процессоров и арифметические ускорители. Они реализуют MIMD и SIMD дисциплины вычислений соответственно. Эффективное задействование эксафлопных гибридных систем требует принципиально нового программного обеспечения и средств архитектурного масштабирования эффективности. Применение перечисленных средств иллюстрируется на примерах тестовых программ молекулярной динамики и NPB LU. В результате достигается динамическая адаптируемость архитектуры к особенностям исполняемой программы, что в свою очередь обеспечивает эффективность применения эксафлопных суперЭВМ.

Бесплатно

Элементы стратегии опережения и архитектурные предпосылки к созданию однокристального ускорителя массовых вычислений общего назначения на базе архитектуры отечественного многопроцессорного компьютера ПС-2000

Затуливетер Юрий Семенович, Фищенко Елена Алексеевна, Артамонов Сергей Евгеньевич, Козлов Владимир Алексеевич

Статья научная

Анализируются причины, проявления и индустриальные проблемы кризиса структурного насыщения микропроцессорных архитектур. Рассматривается состояние рынка однокристальных компьютеровускорителей общего назначения для задач с массовым параллелизмом. Предлагается концепция развития отечественной линии высокопараллельных компьютеров ПС-2000, которые можно рассматривать как первых представителей общедоступных многопроцессорных систем класса GP (General Purpose). В развитие архитектуры ПС-2000 приводится описание свойств однокристальной масштабируемой и комплексируемой многопроцессорной системы ПС2000М, обладающей архитектурным потенциалом опережения. Приводится сопоставление архитектуры ПС-2000М с современными архитектурами однокристальных компьютеров с массовым параллелизмом.

Бесплатно

Эффективное применение пакетов дискретной оптимизации в облачной инфраструктуре на основе эвристической декомпозиции исходной задачи в системе оптимизационного моделирования AMPL

Смирнов Сергей Андреевич, Волошинов Владимир Владимирович

Статья научная

Пусть процесс поиска решения в некоторой задаче дискретной оптимизации пакетом, реализующим алгоритм ветвей и границ, занимает определенное время. Можно ли ускорить решение той же задачи если нам доступна вычислительная среда, где можно запустить несколько одновременно работающих «экземпляров» того же пакета оптимизации? В докладе рассматривается способ получить заметное ускорение для пакетов с открытым кодом в виртуальной многопроцессорной вычислительной среде. В основе подхода: (1) предварительная декомпозиция исходной задачи на несколько подзадач путем фиксации целочисленных (булевых) значений части дискретных переменных, выбираемых согласно некоторому эвристическому правилу, реализованному в форме программы на высокоуровневом языке оптимизационного моделирования AMPL; (2) одновременное решение полученных подзадач экземплярами того же пакета, с добавленной возможностью обмена найденными рекордными значениями целевой функции. Предлагаемый подход привлекает относительной простотой программной реализации и демонстрируется на примерах решения задачи коммивояжера и составления расписаний назначения работ исполнителям

Бесплатно

Эффективность использования сопроцессоров NVIDIA для моделирования поведения носителей заряда в графене

Маханьков Алексей Владимирович, Кузнецов Максим Олегович, Панферов Анатолий Дмитриевич

Статья научная

В развитии суперкомпьютерных технологий важную роль играют специализированные аппаратные решения. В настоящее время большинство вычислительных систем максимальной производительности используют математические сопроцессоры различных типов. По этой причине при разработке прикладных программных решений, рассчитанных на реализацию потенциала современных вычислительных платформ, необходимо обеспечить эффективное использование аппаратных ускорителей. В ходе работы над программной системой для моделирования поведения носителей заряда в графене необходимо было решить задачу поддержки ею таких ускорителей и исследовать эффективность полученного решения. С учётом текущей ситуации и перспективы ближайших лет выбор был сделан в пользу ускорителей NVIDIA и программной технологии CUDA. В силу того, что аппаратная архитектура ускорителей NVIDIA имеет принципиальные отличия от архитектуры CPU, а адаптированные для CUDA математические библиотеки не поддерживают весь спектр алгоритмов, использовавшихся в исходной версии программы, потребовалось найти новые решения и оценить их эффективность. В работе представлены особенности реализации поддержки CUDA и результаты сравнительного тестирования полученного решения на примере задачи с реалистическими характеристиками.

Бесплатно

Эффективный расчет двумерного БПФ на однородном или гетерогенном вычислительном кластере

Князьков Дмитрий Юрьевич

Ред. заметка

Рассмотрена задача осуществления двумерного БПФ матрицы на суперкомпьютере. Исследована зависимость времени выполнения БПФ от размера матрицы для суперкомпьютеров МВС-100К, МВС-10П и HybriLIT. Описан метод балансировки вычислительной нагрузки между вычислениями на процессоре и видеокарте при использовании гетерогенного кластера. На примере видеокарты TESLA K40 показано, что время, необходимое для перемещения данных, близко времени, требуемому для осуществления двумерного БПФ на графическом вычислителе, а само время расчета в 48 раз меньше времени счета на двухпроцессорном узле

Бесплатно

Журнал