Программные системы: теория и приложения @programmnye-sistemy
Статьи журнала - Программные системы: теория и приложения
Все статьи: 473
Статья научная
Статья отвечает на вызовы современного здравоохранения, связанные с неэффективностью централизованных моделей обмена данными. Преемственность медицинской помощи представлена горизонтальной и вертикальной интеграцией различных медицинских технологических процессов в сложной адаптивной децентрализованной и многоагентной экосистеме на основе совместного использования данных о пациенте. Материалы и методы: на основе анализа зарубежного и отечественного опыта и собственной практики, эволюционный подход предполагает децентрализованную цифровую медицинской экосистемы. Общая коммуникационная платформа обеспечивает обмен данными, включая неструктурированные. Взаимодействующие автономные и полуавтономные ИИ-агенты интеллектуализируют процессы на принципах информационной логистики. Эффективность подхода оценивается анализом гипотетического клинического сценария взаимодействия медицинских организаций. Результаты: Представлена целевая концепция медицинской экосистемы, фокусирующейся на данных и генерировании новых знаний о здоровьесбережении. Сформулированы фундаментальные принципы создания и управления экосистемой, а также ее элементами — отдельными МО-участниками. Большая открытость и слабая связанность системы позволяет участникам использовать полученные знания и данные по-своему в отдельных экосистемах МО-участников или их объединений. В такой архитектуре цифровой медицинской экосистемы стратегическая роль отводится не хранилищу, а общей коммуникационной платформе. Предложена гибридная архитектура экосистемы, в которой централизованные системы (например, ЕГИСЗ) становятся инфраструктурными катализаторами экосистемы здравоохранения. Они предоставляют сервисы реестров, доверенной аутентификации, аудита и хостинга, в то время как актуальные данные и экспертиза остаются в источниках (медицинских организациях) и доступны через децентрализованные запросы. Доказана техническая осуществимость модели. Её экономическая эффективность вытекает из практической результативности без предварительной семантической унификации всех систем. Заключение: предложенный эволюционный подход открывает путь к бесшовному здравоохранению через последовательные итерации без революционной ломки процессов. Симбиоз коммуникационной платформы и многоагентной системы создает устойчивую, ориентированную на пациента среду, где преемственность помощи обеспечивается за счет активного, интеллектуального взаимодействия между врачами и системами.
Бесплатно
Эволюция выразительных способностей языка OWL
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
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
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
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
Экосистема коммуникаций в медицинской организации: практическая процессно-ориентированная модель
Статья научная
Стремительная цифровизация отечественного здравоохранения и фрагментированность рынка медицинских информационных систем (МИС) обостряют проблему неэффективных профессиональных коммуникаций в медицинских организациях (МО). Использование публичных мессенджеров создает риски для безопасности персональных данных и повышает когнитивную нагрузку на врачей, что требует внедрения специализированных, встроенных в МИС решений. В работе продолжены исследования, начатые в первой статье этого выпуска. Цель исследования. Выявить и проанализировать ключевые сценарии использования модулей коммуникаций в МИС для оценки их влияния на эффективность работы медицинского персонала, безопасность пациентов и оптимизацию бизнес-процессов МО. Материалы и методы. На основе анализа зарубежного и отечественного опыта, а также собственной практики разработки, предложена процессно-ориентированная эволюционная модель интеграции коммуникаций в МИС. Модель апробирована через описание типовых сценариев использования: менторство, обмен сообщениями, управление уведомлениями, задачами и инцидентами, проиллюстрированных на примере МИС Интерин PROMIS Alpha PG. Результаты. Определена ключевая роль встроенного в МИС коммуникационного модуля не как лишь инструмента общения, а как средства выявления, поддержки на этапе становления и последующей трансформации клинико-административных процессов в BPM-сценарии, реализуемые средствами МИС. Сформулированы три принципа модели: процессный детерминизм, эволюционная поэтапность и контекстная интеграция. Показано, что низкий уровень использования встроенного мессенджера свидетельствует о высокой зрелости МИС, средствами которой поддерживаются процессы МО. Выявлены ограничения, связанные с человеческим фактором и организационными барьерами. Доказано, что общая коммуникационная платформа является практичным решением для обеспечения интероперабельности в экосистеме разнородных МО. Заключение. Предложенная модель позволяет трансформировать коммуникационные каналы сотрудников из источника хаоса в управляемый инструмент развития внутренних процессов в МО. Практическая значимость работы заключается в предоставлении руководителям МО и разработчикам МИС структурированного руководства по поэтапному внедрению, основанному на комплексном подходе «технологии-процессы-культура». Переход к процессно-ориентированным коммуникациям в МИС является ключевым фактором повышения качества, безопасности и экономической эффективности медицинской помощи.
Бесплатно
Статья научная
Эффективные профессиональные коммуникации являются критическим фактором безопасности пациентов, операционной эффективности и устойчивого развития медицинских организаций (МО). При этом широкое использование публичных мессенджеров создает серьезные риски, наиболее серьезные из которых связаны с конфиденциальностью данных и отсутствием интеграции в рабочие процессы (контекста обсуждений), что требует перехода к специализированным решениям. Цель исследования. Обосновать необходимость и раскрыть преимущества экосистемного подхода к организации коммуникаций в медицинской организации на основе развития внутренних средств коммуникаций и интеграции защищенных систем обмена сообщениями в медицинские информационные системы (МИС). Материалы и методы. Проведен анализ существующих практик, проблем и рисков использования средств коммуникации в МО, а также обзор специализированных платформ. Рассмотрены функциональные возможности и архитектурные принципы построения встроенных в МИС модулей коммуникации. Результаты. Показано, что встроенные в МИС системы коммуникаций кроме собственно обмена информацией обеспечивают безопасность, контекст взаимодействия (привязка к ЭМК пациента), юридическую значимость и аудит. Ключевым преимуществом является и возможность реализации «социальной интеграции» — внедрения принципов социальных сетей в рабочие процессы МО для преодоления организационной разобщенности и повышения командной эффективности. Выводы. Переход от публичных мессенджеров к специализированным встроенным в МИС средствам коммуникаций является необходимым условием повышения качества медицинской помощи. Экосистемный подход к организации общения позволяет создать целостную коммуникационную среду, объединяющую медицинский персонал, пациентов и партнеров. Перспективы дальнейшего развития коммуникационной среды связаны с интеграцией искусственного интеллекта для создания «цифровых штабов» и дальнейшей формализации моделей взаимодействия.
Бесплатно
Эксафлопсные суперЭВМ. 1 контуры архитектуры
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
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
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
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
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
Язык программирования AJL: автоматическое динамическое распараллеливание для платформы JVM
Ред. заметка
Нынешнее состояние программного обеспечения и аппаратных средств широкого применения настойчиво требует развития инструментов параллельного программирования на основе языка Java. В ИПС им. А.К. Айламазяна РАН выполнена реализация языка Ajl, являющегося расширением языка Java и предназначенного для разработки параллельных программ на основе использования вычислительной модели «самотрансформация вычисляемой сети». В данной публикации рассматриваются различные аспекты выполненной работы — от синтаксиса и семантики конструкций языка и методов разработки транслятора до реализации базовых понятий использованной модели вычислений. Описывается экспериментальное исследование выполненной реализации и обсуждаются его результаты. В заключение приводится краткий обзор близких работ
Бесплатно
