Программные системы: теория и приложения @programmnye-sistemy
Статьи журнала - Программные системы: теория и приложения
Все статьи: 497
Векторизация римановского решателя с использованием набора инструкций AVX-512
Статья научная
Численные методы, базирующиеся на решении задачи Римана о распаде произвольного разрыва, крайне требовательны к вычислительным ресурсам. Для применения данных численных методов на современных расчетных сетках требуется использование суперкомпьютера. Среди различных инструментов повышения производительности суперкомпьютерных приложений можно выделить векторизацию программного кода. Набор инструкций AVX-512 обладает рядом уникальных возможностей, позволяющих применить векторизацию к программному контексту римановского решателя, что ведет к значительному ускорению решателя. На примере точного римановского решателя рассматривается практический подход к векторизации разнообразного программного контекста, включая простые линейные участки, регионы со сложным управлением, а также вложенные циклы. В основе рассматриваемого подхода лежит возможность одновременного выполнения на одном процессорном ядре нескольких экземпляров некоторой чистой функции. Данная возможность достигается путем перевода программного кода в предикатную форму и использования векторных инструкций. При этом количество одновременно выполняющихся экземпляров равно ширине вектора. Показано, что использование возможностей набора команд AVX-512 позволяет успешно векторизовать рассматриваемый программный контекст. Предложенный подход может быть применен для векторизации широкого спектра приложений.
Бесплатно
Статья научная
В рамках интеграции высокоуровневых ресурсов в распределённой вычислительной среде для решения научных и инженерных задач предлагаются научные решения по проектированию вычислительных систем с использованием верификации аппаратно-программного комплекса с целью обеспечения целостности сигналов при проектировании.
Бесплатно
Ред. заметка
В работе обосновывается, что, в случае, когда постановка задач верификации рассуждений использует понятие соответствия, можно проверять логическое следование, не применяя логический вывод. При этом удобно использовать исчисление конституентных множеств и постановку задач в логике 𝐿𝑠2 [1]. На примерах показано, что для логики предикатов, верификацию логического следования можно проводить с использованием простых рассуждений с на основе соответствия Галуа
Бесплатно
Статья научная
Перед руководителями лечебно-профилактических учреждений встают задачи анализа лечебно-диагностических процессов и деятельности медицинского учреждения. Подсистема «АРМ руководителя» предназначена для агрегации и отображения данных, участвующих в анализе. Основной элемент подсистемы — показатель деятельности учреждения, представленный в графическом и текстовом виде.
Бесплатно
Статья научная
В работе рассматривается проблема обезличивания персональных данных в электронных клинических документах, при условии соблюдения неизменности уже подписанного документа. Рассмотренные методы обезличивания основываются на включении в структуру документа специальной семантической разметки, обрабатываемой динамически при визуализации документа.
Бесплатно
Виртуальная машина LT; LT;Etherbox32vm GT; GT;
Ред. заметка
Описана организация виртуальной машины Etherbox32vm, предназначенной для реализации сценариев функционирования узлов сенсорной сети: дисциплин опроса датчиков, управления исполнительными механизмами, первичной обработки данных, полученных от датчиков. Реализация логики поведения сенсорных узлов в виртуальной машине позволяет удаленно настраивать узлы уже развернутой гетерогенной сенсорной сети на выполнение новых функций. Виртуальная машина Etherbox32vm допускает реализацию на микроконтроллерах с малым объемом оперативной памяти
Бесплатно
Влияние меры сходства на результативность РС
Статья научная
В данной работе рассматриваются две основные задачи традиционных РС, вводятся понятия степень релевантности и релевантность между контентами пользователей или объектов, вычисление которых производится с помощью меры сходства. От выбора меры сходства зависит выполнение транзитивности отношения релевантности. В работе показано влияние транзитивности на значение критерия качества, который характеризует качество работы РС. Показано, что не всегда свойство транзитивности выполняется в традиционных РС.
Бесплатно
Статья научная
Цель исследования: обоснование роли морфологических магнитно-резонансных (м-МР) признаков в гибридных морфо-радиомических моделях диагностики лимфоваскулярной инвазии (ЛВИ) злокачественного новообразования (ЗН) молочной железы (МЖ) и разработка прототипа объяснимой системы поддержки принятия врачебных решений (СППВР) на основе номограмм наивного Байеса с интегрированным SHAP-анализом. Материалы и методы. Нами анализировались данные 191 пациента: 13 м-МР признаков, 12390 радиомических (р-МР) показателей всего объёма опухоли (VOIentire) и экстратуморальных тканей (VOI+2 мм). Целевой признак — ЛВИ. Отбор предикторов выполнен дискретизацией методом Entropy-MDL; классификация — алгоритмом наивного Байеса с лапласовским сглаживанием (α=1 ). Прототип СППВР реализован как автономное single-page HTML-приложение с интегрированным расчётом логарифма отношения правдоподобия (log-LR) и SHAP-вкладов. Результаты. Получены две радиомические модели наивного Байеса (NB): NB_VOIentire (AUС=0,837) и NB_VOI+2 мм (AUС-ROC=0,887). По данным многомерной логистической регрессии перитуморальный отёк повышает шансы ЛВИ в 5,66 раз (OR 5,66, 95% ДИ: 2,27–14,94, p<0,001), признак ободка опухоли на DWI изображении — в 4,05 раза (OR 4,05, 95% ДИ: 1,63–10,47, p=0,003). Включение этих м-МР признаков в гибридные модели статистически значимо улучшило AUC-ROC: абсолютный прирост 7,6 процентных пунктов (п.п.) (p = 0,008) для интратуморальной модели и 5,3 п.п. (p = 0,049) для экстратуморальной. Заключение. Прототип СППВР реализует концепцию объяснимой персонализированной диагностики посредством сочетания номограмм наивного Байеса и SHAP-анализа. Включение м-МР признаков перитуморального отёка и DWI-ободка в радиомические сигнатуры является не дополнительным, а структурообразующим элементом, обеспечивающим клиническую устойчивость диагностики. (Связанные тексты статьи на английском и на русском языках).
Бесплатно
Влияние начального темпа обучения на свойства нейронных сетей в задаче распознавания речи
Статья научная
Начальный темп обучения стохастического градиентного спуска играет определяющую роль в качестве получаемого решения и структуре выучиваемых нейронной сетью признаков. В недавних работах для задачи классификации изображений установлена таксономия трех режимов начального темпа обучения и выделен узкий диапазон высоких значений, обеспечивающий наилучшее качество после дальнейшего дообучения с низким темпом обучения или усреднения весов. В статье эта методология распространяется на задачу распознавания речи, где таксономия режимов воспроизводится в основных чертах, а выделенный диапазон высоких значений сохраняет превосходство по итоговому качеству дообучения и усреднения весов и линейную связность полученных решений в пространстве весов. Картина выучиваемых признаков воспроизводится в более мягкой форме: с ростом темпа обучения опора моделей смещается к нижним кепстральным коэффициентам и низкочастотной части мел-спектрограммы, однако внутри области высоких значений это смещение не выделяет диапазон наилучшего качества. Дополнительно предложено усечение мел-частотного кепстра как переносимый инструмент анализа выученных признаков, применимый к любой модели, работающей со спектрограммой. Таким образом, выделенный режим не является артефактом задачи классификации изображений, а успешно переносится на задачу распознавания речи.
Бесплатно
Влияние пакетирования на эффективность планирования параллельных заданий
Ред. заметка
В статье рассматривается разработанная авторами система пакетирования параллельных заданий, позволяющая объединять однотипные задания с длительным временем инициализации в пакеты. Длительная инициализация влечёт за собой снижение эффективности использования вычислительных ресурсов и планирования параллельных заданий. В статье приводятся результаты экспериментов по исследованию влияния пакетирования на такие показатели эффективности планирования параллельных заданий, как полная и полезная загрузка вычислительных ресурсов
Бесплатно
Ред. заметка
В статье рассматривается внутреннее представление блочноструктурированной сетки, описание основных ее объектов и взаимодействие их между собой. Также рассматривается механизм организации межпроцессного обмена данными, при выполнении расчетов на суперкомпьютере
Бесплатно
Возможности вычислений на кристаллах
Статья научная
В работе с позиций квантовой физики исследуются возможности вычислений с использованием процессов рассеяния пучка света на кристаллах. Строится модель вычислений, соответствующая преобразованию пучка света при прохождении через кристалл, приводятся необходимые формулы для расчёта этой модели. Необходимо подчеркнуть абстрактный характер исследования, которое направлено на подведение теоретической базы для дальнейшего изучения получаемых алгебраических конструкций, нежели на создание реального устройства — квантового компьютера или подобного. Работа выполнена в рамках программы создания алгебраического вычислителя [1]
Бесплатно
Статья научная
Статья посвящена анализу Арктической зоны Российской Федерации как сложной социо-эколого-экономической системы, требующей модельного анализа
Бесплатно
Статья научная
Обзор посвящен особенностям микроархитектуры и производительности процессоров Intel Xeon — масштабируемых процессоров 4-го поколения (c микроархитектурой Sapphire Rapids-SP, далее Xeon SPR), 5-го поколения (Emerald Rapids-SP, далее Xeon EMR), и разных классов процессоров AMD EPYC архитектуры Zen 4, а также вычислительным системам на их основе. Анализируются данные о моделях Xeon SPR (и Xeon SPR с памятью HBM, то есть Xeon Max), Xeon EMR и процессорax AMD EPYC 9004 (хотя приведены и краткие данные о EPYC 8004 и 4004). Эти процессоры отнесены в обзоре к условному 4-му поколению Xeon и EPYC. Сопоставления проводятся и с масштабируемыми процессорами Xeon 3-го поколения — Ice Lake-SP (далее Xeon ICL), Cooper Lake-SP, с AMD EPYC с архитектурой Zen 3 (Milan), а также иногда с процессорами ARM-архитектуры и GPU. Кратко обсуждаются средства разработки программ (SDK) для процессоров 4-го поколения, имеющие важное значение для достигаемой производительности. В связи с применением чиплетов или использованием HBM-памяти в рассматриваемых процессорах AMD и Intel особое внимание обращается на поддерживаемые варианты NUMA. Анализируется также аппаратная поддержка средств обеспечения безопасности для задач виртуализации, которые теперь часто применяются и в области высокопроизводительных вычислений (HPC). Данные о производительности в обзоре охватывают широкий спектр областей применения, характерных для серверов с этими процессорами. Но основное внимание уделяется HPC и, в меньшей степени, задачам ИИ. Рассматриваемые процессоры анализируются с точки зрения построения с ними гомогенных или содержащих GPU гетерогенных серверов и вычислительных систем на их основе (кластеров и суперкомпьютеров). Анализируется также начальная информация о новейших процессорах Intel Xeon 6 Granite Rapids и AMD EPYC Zen 5 Turin, включая первые данные об их производительности. Сделаны выводы общего характера о состоянии и образовавшихся тенденциях развития таких процессоров x86.
Бесплатно
Вопросы темпоральности данных при интеграции медицинских информационных систем
Статья научная
В статье рассматриваются основные вопросы темпоральности данных при интеграции медицинских информационных систем. Формулируются основные задачи интеграционных механизмов при работе с темпоральной информацией. Приводится ряд технологических решений поддержки темпоральности данных в задачах интеграции.
Бесплатно
Статья научная
Численное моделирование взаимодействия электромагнитного излучения с графеном позволяет воспроизводить быстро протекающие нелинейные процессы и их наблюдаемые проявления. В работе представлены результаты, полученные в процессе разработки программного решения для рассчета параметров таких процессов. Для физики графена классическим является приближение безмассовых фермионов. Однако при исследовании процессов с высокой плотностью энергии модель на основе этого приближения может оказаться за пределами своей применимости и получаемые на её основе результаты нельзя считать достоверными. Для решения этой проблемы выполнен переход к существенно более точному описанию свойств электронной подсистемы исследуемого материала, основанному на строгом учете сильного взаимодействия ближайших соседей в его кристаллической решетке. Проведенное сравнительное тестирование двух моделей показало, что при низких энергетических характеристиках внешнего возмущения результаты совпадают. Однако, с ростом напряженности воздействующего электромагнитного поля проявляются и становятся существенными различия. Новая точная модель имеет более сложную математическую формулировку и её использование требует больше вычислительных ресурсов. При одинаковых параметрах решаемой задачи это выражается в увеличении необходимого для выполнения рассчетов времени. Относительные и абсолютные значения увеличения времени счета приведены для ряда примеров. Полученные результаты позволяют расширить область параметров для моделирования нелинейных процессов в графене, например, генерации высокочастотных гармоник и обеспечить достоверность получаемых результатов.
Бесплатно
Выбор и настройка гранулярности значений в задаче выявления лексико-семантических изменений
Статья научная
Изучение того, как меняются значения слов, является давней задачей лингвистики. Мы представляем автоматический подход, который группирует употребления слова в кластеры, соответствующие его значениям, и измеряет, как частота употребления этих значений меняется между историческими периодами. Метод следует устоявшимся процедурам, используемым для создания современных вручную аннотированных языковых ресурсов (Diachronic Word Usage Graphs), и позволяет пользователям настраивать степень укрупнения или детализации значений. Мы также вводим новую метрику, специально адаптированную для диахронических графов словоупотреблений и позволяющую надежно оценивать качество кластеров. На данных нескольких языков предложенный подход показывает результаты на уровне существующих альтернатив, а часто и лучше их, сохраняя при этом ясные и интерпретируемые выходные данные, которые показывают, какие значения слова вносят вклад в семантическое изменение.
Бесплатно
Ред. заметка
Рассмотрена задача о порядке разделения многокомпонентной смеси в системах, использующих механическую или электрическую энергию, минимизирующем затраты энергии в процессах заданной производительности, и об оптимальном распределении поверхностей контакта между ступенями разделения
Бесплатно
Выделение и классификация знаков пожарной безопасности с использованием нейронных сетей
Ред. заметка
В данной статье описывается метод распознавания знаков пожарной безопасности на фото и видео кадрах, полученных с камер, находящихся на борту беспилотного летательного аппарата или подвижного транспортного средства. В работе освещается алгоритм выделения знаков пожарной безопасности с использованием сканирующего окна; показаны результаты обучения и классификации знаков с помощью сверточной нейронной сети
Бесплатно
Выполнение задач сортировки на векторном процессоре с архитектурой управления потоком данных
Ред. заметка
Задача сортировки является широко распространённым вычислительным блоком, который используется во многих областях, и известно много алгоритмов, как последовательных, так и параллельных, решения этой задачи. Поэтому несколько известных алгоритмов решения задачи сортировки были выбраны для тестирования разрабатываемого в МСЦ РАН векторного процессора с архитектурой управления потоком данных и сравнения достигнутой при моделировании производительности с производительностью лучших современных процессоров.Анализируются преимущества и недостатки архитектуры разрабатываемого векторного процессора, их учет для построения графов программ последовательных и параллельных алгоритмов решения задачи сортировки на данном процессоре и достигнутые при этом результаты.
Бесплатно
