Статьи журнала - Программные системы: теория и приложения
Все статьи: 418
Ред. заметка
В работе описана разработанная нейросетевая система контроля и диагностики подсистем космических аппаратов. Представлена архитектура, основные методы и принципы работы программного комплекса. Показана эффективность искусственных нейронных сетей в задачах мониторинга, диагностики и прогнозирования поведения подсистем космического аппарата. Проведены экспериментальные исследования, подтверждающие целевые показатели качества.
Бесплатно
Высокопроизводительные вычисления с использованием системы остаточных классов
Статья научная
Система остаточных классов (СОК)—это непозиционная система счисления, являющаяся альтернативой двоичному представлению чисел. В СОК большое целое число представляется в виде набора меньших чисел, являющихся остатками от деления исходной величины на выбранные модули. СОК выполняет сложение, вычитание и умножение с каждым остатком по отдельности. Это приводит к параллельной, свободной от переносов и высокоскоростной компьютерной арифметике для высокопроизводительных вычислений. Однако немодульные операции, требующие оценки величины числа по остаткам, являются сложными для реализации в СОК, так как для них не существует параллельной формы. В вопросах практического использования СОК выполнение немодульных операций занимает центральное место. Представлен обзор исследований в области разработки и применения на практике методов высокопроизводительных вычислений на основе СОК: Рассмотрены существующие техники выполнения важнейших немодульных операций, таких как обратное преобразование, сравнение чисел, вычисление знака и деление. Акцент сделан на методы, пригодные для произвольных наборов модулей. Показано, каким образом арифметика на основе СОК находит практическое применение в облачных средах, блокчейн-технологиях, вычислениях многократной точности и глубоких нейронных сетях. Обзор ориентирован на развитие новых направлений исследований, посвященных применению непозиционных систем счисления с параллельной структурой в ресурсоемких приложениях.
Бесплатно
Статья научная
Рассматривается задача оптимизации управляющего импульса напряжения, представленного парой зависящих от времени функций, при проведении операции обмена спиновой информации в системе двух вертикально совмещенных слоев туннельносвязанных полупроводниковых квантовых точек. Поставлена и численно решена эквивалентная задача оптимального управления с терминальными ограничениями и функционалом быстродействия.
Бесплатно
Вычислительные аспекты нелокального улучшения управления в дифференциальных системах
Статья научная
Статья посвящена реализации одного подхода к нелокальному улучшению управления в нелинейных дифференциальных системах.
Бесплатно
Выявление действий на видео с помощью рекуррентных нейронных сетей
Ред. заметка
В настоящей работе рассмотрено применение методов компьютерного зрения и рекуррентных нейронных сетей для решения задачи выявления и классификации действий на видео.В статье приводится описание подхода, применённого авторами для анализа видеофайлов. Рекуррентные нейронные сети выступают в качестве классификатора. На вход классификатору передаются мешки слов, которые являются гистограммами низкоуровневых действий. Гистограммы представляют собой наборы дескрипторов кадров видеофайлов. Для поиска дескрипторов на изображениях используются алгоритмы SIFT, ORB, BRISK, AKAZE.
Бесплатно
Генерация данных для задачи диагностирования систем космического аппарата
Ред. заметка
Задача тестирования работоспособности датчиковой аппаратуры космических систем является актуальной, поскольку связана с обеспечением отказоустойчивости. По мере роста масштабов и сложности систем и программ растет объем анализируемой информации, причем она не всегда доступна для проведения экспериментальных исследований, связанных с моделированием различных аномалий, что необходимо для построения и настройки специальных систем контроля и диагностики. В работе предложено программное средство генерации данных, предназначенное для моделирования разнообразных ситуаций с датчиками космического аппарата и отработки техники обнаружения и прогнозирования неисправностей. За счет предлагаемых средств обеспечивается высокий уровень охвата автоматическим контролем различных ситуаций, возникающих в процессе функционирования космических аппаратов. Обеспечивается более точная настройка инструментальных средств контроля, диагностики и прогнозирования развития ситуаций, связанных с аномалиями и отказами датчиков
Бесплатно
Генерация сюжетной составляющей для настольной ролевой игры
Статья научная
Проведён анализ предметной области и актуальности настольных ролевых игр, а также их влияние на сферы деятельности человека. Изучена механика игрового процесса настольной ролевой игры Подземелья и драконы. Рассмотрены программные решения для создания сюжетного описания локаций, в том числе графическое представление карт и одностраничные приключения. Реализованы дизайн и адаптивный пользовательский интерфейс. Сформирована архитектура базы данных, а также реализована в формате JSON-файлов. Разработана архитектура модели, а также произведена её настройка. Описан блочный способ построения сюжета. Разработан алгоритм работы приложения по генерации сюжетной составляющей. Сформированы списки сюжетных составляющих, а также реализована логика случайного выбора участков описания с проверкой на адекватность и сочетаемость описания.
Бесплатно
Глобальная идентификация данных в долговременной перспективе
Статья научная
Ретроспективный подход к хранению данных характеризуется высокими неподдельностью данных, доступностью истории и живучестью. Эти качества особенно привлекательны для будущих масштабируемых систем, долгоживущих в сложно изменяющихся условиях. Описываются система элементарных запросов к ретроспективному хранилищу, источники ветвления информационных структур. Приводятся рекомендации по выбору системы глобальной идентификации объектов ретроспективного хранилища.
Бесплатно
Статья научная
Представлен гибридный метод глобальной оптимизации НАИЗ-PSO на основе нейросетевой аппроксимации инверсных зависимостей (координат от значений целевой функции) и метода роя частиц, служащий для нахождения глобального минимума непрерывной целевой функции многих переменных в области, имеющей вид многомерного параллелепипеда. Целевая функция рассматривается как абстрактная вычислительная процедура («чёрный ящик»).Метод использует группы пробных точек, движущихся как в методе роя частиц. Одна из возможных целей движения определяется через отображение пониженных значений целевой функции в координаты посредством модифицированных дуальных обобщённо-регрессионных нейронных сетей, конструируемых по пробным точкам.Параметрами процесса управляет эволюционный алгоритм. В алгоритме управления популяция состоит из эволюционирующих правил, заключающих в себе наборы параметров. Для оценки приспособленности особи используются две числовые характеристики: краткосрочная (очарование) и долгосрочная (достоинство)...
Бесплатно
Годографы и уравнение перелета в центральном поле тяготения
Статья научная
В статье приведен способ геометрического описания динамики космических полетов с помощью годографов. Представлен вывод уравнения годографа начальных скоростей перелета между двумя заданными точками центрального поля тяготения.
Бесплатно
Детектирование новообразований на компьютерных томограммах с использованием нейронных сетей
Статья научная
Представлены результаты применения нейронных сетей (НС) для задачи детектирования новообразований на компьютерных томограммах легких в условиях ограниченного количества данных. Большое внимание уделено анализу и предварительной обработке изображений, как фактору, повышающему качество работы НС. Рассмотрена проблема переобучения НС и способы ее решения. Результаты представленных экспериментов позволили сделать вывод об эффективности использования отдельных архитектур НС в совокупности с методами предварительной обработки данных для задач детектирования даже в случаях ограниченного набора обучающей выборки и малого размера детектируемых объектов.
Бесплатно
Детектирование состояний ионных каналов на мембране клетки с помощью нейронных сетей
Статья научная
Рассмотрена задача автоматизации процесса анализа открытых состояний каналов на мембране нейрона живого организма. Учитывая, что регистрация электрической активности клетки сделана методом патч-кламп при различных значениях приложенного потенциала, проведено разбиение на интервалы с постоянным потенциалом. Далее для устранения шумов к данным применены режекторный фильтр, низкочастотный и высокочастотный фильтры Чебышёва. К нормированным данным применена нейронная сеть, на основе результатов работы которой, данные изменены и повторно обработаны той же нейронной сетью. В результате работы алгоритма получена динамика состояний каналов, позволяющая регистрировать до нескольких открытых каналов одновременно.
Бесплатно
Дискретно-непрерывные модели и оптимизация управляемых процессов
Статья научная
Статья посвящена исследованию различных управляемых систем на основе концепции дискретно-непрерывного процесса, развивавшейся в предшествующих работах как конкретизация общей модели многошаговых процессов и соответствующих условий оптимальности и глобальных оценок. Получены алгоритмы приближенной оптимизации, которые могут быть использованы для широкого класса неоднородных процессов, в частности, импульсных процессов, в то время как обычные методы оптимизации однородных процессов неприменимы. Приводятся примеры.
Бесплатно
Достаточные условия оптимальности для задач оптимального управления логико-динамическими системами
Статья научная
В работе рассматриваются логикодинамические системы — особый класс дискретно-непрерывных управляемых систем. Дискретная компонента в этих системах представляет собой целочисленную функцию, которая имеет конечное число точек разрыва. Для такого рода систем ставится задача оптимального управления. Рассматриваемая задача отличается от классической задачи оптимального управления тем, что в правых частях дифференциальных уравнений и функционале имеются дискретные переменные. В работах А.С. Бортаковского приводятся достаточные условия оптимальности, доказанные для функции Беллмана. Но эта теорема верна для любой функции Кротова, что и доказано автором этой работы. Также в статье описан подход к построению вычислительных процедур для данной задачи.
Бесплатно
Достаточные условия относительного минимума для дискретно-непрерывных систем
Статья научная
На основе аналога достаточных условий оптимальности Кротова выводятся достаточные условия относительного минимума для дискретно-непрерывных систем (ДНС). Эти условия могут быть использованы как проверочные для предлагаемого режима управления, так и для построения численных методов.
Бесплатно
Задача автоматического управления летательным аппаратом в процессе преследования цели
Статья научная
Решается задача управления беспилотным летательным аппаратом (далее по тексту, ЛА) в процессе преследования цели, движущейся по криволинейной траектории в плоскости тангажа. Предложена схема работы системы управления, основанная на реализации простых правил в соответствии с текущими и прогнозными состояниями ЛА и цели. Решаются задачи прогнозирования траектории движения цели с применением аппарата искусственных нейронных сетей (ИНС) и определения точки встречи с ЛА. В экспериментальной части работы моделируется преследование цели в возмущенной среде.
Бесплатно
Статья научная
Рассматривается одна из разновидностей дискретно-непрерывных систем — линейные по управлению ДНС с коэффициентами, зависящими от состояния, относящиеся к гибридным системам. Формулируется аналог задачи аналитического конструирования регуляторов (АКОР). Для исследования используется обобщение достаточных условий оптимальности Кротова. Приводятся иллюстративные примеры.
Бесплатно
Задача извлечения капитала в изолированных микроэкономических системах
Статья научная
В работе рассмотрены задачи извлечения базисного ресурса в замкнутых экономических системах, которые можно формулировать и решать в рамках моделей необратимой экономики. Дано определение {прибыльности} экономической системы. Сформулированы задачи о получении прибыльности экономических систем при различного рода ограничениях: продолжительность процесса, структура системы, заданные начальные состояния и пр. Для экономических систем различной структуры при неограниченном времени получены соотношения, позволяющие найти численное значение прибыльности при заданных начальных данных. Получено условие минимальной диссипации капитала в процессах ресурсообмена. Введено понятие скорректированной цены и показано, что оптимальные закупки подчинены условиям минимальной диссипации и равенству скорректированных цен в конечный момент времени.
Бесплатно
Задача моделирования полета беспилотного летательного аппарата на основе системы технического зрения
Статья научная
Рассматривается задача моделирования полета беспилотного летательного аппарата над некоторой местностью при наличии ограничений на движение аппарата. Предлагается подход для решения задачи автоматического определения его положения и ориентации с применением технологий технического зрения и искусственного интеллекта.
Бесплатно
Задача оптимизации времени выполнения проекта в вычислительной сети из персональных компьютеров
Статья научная
Рассмотрена модель процесса выполнения одного проекта в вычислительной сети из персональных компьютеров при условии равного времени выполнения подзаданий. Исследованы условия, при которых репликация подзаданий между узлами сети сокращает общее время выполнения проекта в двух частных случаях модели: при выполнении пачек подзаданий, а также при ненулевом штрафе за невыполнение подзадания.
Бесплатно
