Программные системы: теория и приложения @programmnye-sistemy
Статьи журнала - Программные системы: теория и приложения
Все статьи: 486
Задача экспертного оценивания сценариев при многовариантных расчетах
Статья научная
В работе предложена модель информационной системы для поддержки принятия решений, предназначенной для решения задачи экспертного оценивания сценариев при прогнозировании состояния атмосферного воздуха. Разрабатываемая программная система основана на модулях, реализующих различные методы группового многокритериального выбора и процедур голосования. Разработанный прототип был применен для конкретной задачи, возникшей при анализе результатов моделирования динамики примесей в атмосферном воздухе города.
Бесплатно
Заметка об автоматическом решении квадратичных уравнений в словах
Статья научная
При анализе программ, оперирующих строками, естественным образом возникает задача решения уравнений в словах. На практике часто встречаются такие уравнения, содержащие, самое большее, два вхождения каждой переменной, –- так называемые квадратичные уравнения. Для их решения Ю. И. Хмелевским в 1971 году предложен интуитивно ясный алгоритм, имеющий экспоненциальную сложность. В 1999 году В. Дьекертом показано, что задача решения квадратичного уравнения является NP-трудной. В данной заметке изложены и показаны на примерах способы упрощения классического алгоритма Хмелевского, позволяющие добиться лучшей его применимости в автоматическом анализе программ.
Бесплатно
Статья научная
Рассматривается подход, позволяющий выявить, для каких задач нужны суперкомпьютеры эксафлопсного класса. Возможности подхода рассмотрены на примерах актуальных задач материаловедения, физики конденсированного вещества и плотной плазмы, для решения которых необходимо атомистическое моделирование на современных и создаваемых в настоящее время суперкомпьютерах. Для каждой задачи проведено соответствие между набором изучаемых явлений и требуемым уровнем быстродействия (числа ядер) вычислительной системы. Показана масштабируемость параллельных программ моделирования и перспектива расширения предсказательной способности методов по мере увеличения числа вычислительных ядер и/или использования специализированных архитектур (графические ускорители). Рассмотрена иерархия методов моделирования, необходимых для адекватного описания свойств веществ на различных пространственных и временных масштабах. На наиболее глубоком нанометровом/пикометровом масштабе для моделирования электронной динамики и построения эффективных потенциалов взаимодействия частиц применяется теория функционала плотности (квантовая молекулярная динамика). Классический метод молекулярной динамики позволяет явно рассмотреть системы движущихся атомов вплоть до микромасштабов. Выход на макромасштабы осуществляется с помощью кинетических подходов и механики сплошных сред. Проведены сравнения эффективности распараллеливания для топологий тора и толстого дерева для трёх классов задач.
Бесплатно
Зачем и какие суперкомпьютеры экзафлопсного класса нужны в естественных науках
Статья научная
Рассматривается подход, позволяющий выявить задачи, для решения которых нужны как современные суперкомпьютеры, так и создаваемые в настоящее время суперкомпьютеры пре-экзафлопсного класса. Возможности подхода рассмотрены на примерах актуальных задач механики, физики, химии и биологии. Включены как атомистическое моделирование, так и механика сплошных сред. Показаны преимущества тороидальной топологии. Предложены рекомендации по процедурам выбора конструкции планируемых суперкомпьютеров. Ключевые слова и фразы: атомистическое моделирование, электронная структура, молекулярная динамика, многомасштабное моделирование, радиационное старение, лазерная абляция, нуклеация, полимеры, параллельная эффективность
Бесплатно
Защита периметра облачных вычислений
Статья научная
Представлена абстрактная концепция опечатывания облачных данных с помощью определяемых политик. Описано использование криптомодулей TPM в создании доверенных серверных платформ внутри облака. Представлена обобщенная схема геотегирования.
Бесплатно
Игровое обучение как облачный сервис
Ред. заметка
Рассматривается вопрос геймификации обучения администрированию сетевых систем с использованием виртуализации и облачных технологий. Предложена концепция игры и способ реализации. Предлагаемый подход позволяет обучать администрированию, обеспечивая высокий уровень вовлечённости и результативности и упрощая процесс развёртывания виртуального учебного полигона
Бесплатно
Идентификация псевдослучайных последовательностей по моментам вероятностных распределений
Статья научная
В работе рассматривается обоснование метода определения детерминированного характера псевдослучайного процесса, формируемого нелинейным отображением 0,1, путем сопоставления двумерных смешанных моментов распределений значений, генерируемых этим отображением. Рассматривается возможность аппроксимации отображения, генерирующего псевдослучайную последовательность, по совокупности двумерных смешанных моментов распределения.
Бесплатно
Извлечение симптомов и автоматическое предсказание диагноза по медицинским клиническим записям
Статья научная
В статье представлена система, которая извлекает симптомы заболеваний из медицинских клинических записей (текстов на естественном русском языке) и автоматически предсказывает по ним диагноз в виде наименования заболевания и его кода в соответствии со справочником МКБ-10. Система ограничена предметной областью из 6 пульмонологических заболеваний (хроническая обструктивная болезнь легких, пневмония, бронхиальная астма и др.) и COVID-19. Извлечение симптомов реализовано с помощью нескольких нейронных сетей, выделяющих отдельные медицинские сущности и связи между ними. Предсказание диагноза также реализовано в виде классификатора на основе нейронной сети. Для обучения извлечению симптомов создан аннотированный корпус предложений. Описаны принципы и правила разметки симптомов. Представлен корпус текстов для обучения классификатора предсказанию диагнозов. Приведены оценки точности при тестировании обеих подсистем. Точность предсказания диагноза на данной предметной области составила 88,5%. Даны сравнения с аналогичными работами по извлечению симптомов из текстов на различных языках, а также по автоматическому предсказанию диагнозов, включая системы типа ChatGPT.
Бесплатно
Извлечение сложных временных выражений из текстов в рамках задачи автоматического выявления ситуаций
Ред. заметка
В рамках проблемы автоматического выявления ситуаций в публицистических текстах на русском языке рассматривается задача поиска сложных временных выражений. Выделение именных групп, содержащих временные выражения, понимается как подзадача частичного синтаксического анализа (shallow parsing). Предлагается алгоритм, состоящий из предварительной сегментации и последующего поиска границ именных групп в выделенном сегменте с помощью машинного обучения (CRF-модели). Приводятся результаты экспериментов
Бесплатно
Статья научная
В данном исследовании представлена автоматизированная и объясняемая система поддержки принятия решений для анализа медицинских изображений. Предлагаемый метод выявляет главную ось симметрии на изображениях МРТ головного мозга в оттенках серого, полученных с помощью метода FLAIR, путем выбора возможных осей вблизи центра масс мозга и оптимизации коэффициентов сходства Жаккара и косинуса. Затем изображения бинаризуются с помощью кластеризации FCM. Двусторонняя асимметрия количественно оценивается с помощью пяти взаимодополняющих метрик: метрики асимметрии Дайса и дисбаланса массы на бинарных изображениях, градиентной асимметрии, асимметрии интенсивности и структурной асимметрии (инвертированный SSIM) на изображениях в оттенках серого. Эти признаки классифицируются моделью CatBoost на онкологические и нормальные случаи, достигая площади под характеристической кривой (ROC-AUC) 89%, точности 80%, чувствительности 88% и F1-показателя 80%.
Бесплатно
Инструментальные средства анализа депрессивного состояния и личностных черт человека
Статья научная
Выполнен анализ работ, посвященных выявлению устойчивой связи между личностными чертами и депрессией человека по комплексу информации, доступной в социальных сетях. Значимость автоматизированного решения задачи определяется необходимостью своевременного выявления признаков депрессии как широко распространенного психического заболевания для принятия мер ее профилактики и лечения на ранних стадиях.Рассмотрены вопросы построения механизмов выявления закономерностей и построения современных инструментальные средств анализа данных социальных сетей для проведения научных исследований в предметной области. В качестве инструментальных средств выявления депрессии предлагается применять современные методы автоматического анализа веб-страниц, формализации выявления деструктивной информации по предложениям психологов, проверки гипотез о наличии корреляционных связей, автоматической классификации текстово-графической информации с помощью аппарата искусственных нейронных сетей в сочетании с методами семантического и психологического анализа данных.Эксперименты выявляют существенную корреляционную связь между различными градациями депрессии и некоторыми личностными чертами, а также устойчивую корреляцию между самими личностными чертами большой пятерки.
Бесплатно
Интеграция алгоритма параллельной сортировки Бэтчера и активной системы хранения данных
Статья научная
В статье описан разработанный алгоритм сортировки больших объемов данных при помощи модифицированной версии алгоритма параллельной сортировки Бэтчера. Принципиальной новизной полученного решения является интеграция распространенного и доказавшего свою эффективность алгоритма параллельной сортировки Бэтчера и концепции системы активного хранения на базе библиотеки шаблонных классов TSim и кластерной файловой системы Lustre. В статье представлены результаты тестирования производительности разработанного алгоритма на реальной научной задаче обработки данных сейсмической разведки. Полученные результаты демонстрируют линейное ускорение на задаче, обрабатывающей большой (более 100 Гб) массив данных.
Бесплатно
Статья научная
В статье рассматривается облачная программная платформа Everest, реализующая публикацию, выполнение и композицию вычислительных приложений в распределенной среде. Описаны архитектура платформы, принципы создания приложений, интеграция платформы с внешними вычислительными ресурсами, а также интерфейс прикладного программирования платформы.
Бесплатно
Статья научная
В последние годы технологии глубокого обучения получили широкое применение в области анализа медицинских изображений, демонстрируя выдающиеся результаты, особенно в задачах сегментации. В связи с проблемой потери семантической информации на этапе извлечения признаков в U‑образных сетях, что ограничивает точность сегментации опухолей прямой кишки, в данной работе на основе архитектуры U‑Net предложена новая модель сегментации, получившая название MGA‑UNet (Multi‑scale Ghost Attention U‑Net). Модель объединяет многомасштабное извлечение признаков, механизмы двойного (канального и пространственного) внимания и блоки управления вниманием (Attention Gate) в пропускных соединениях. Основные улучшения заключаются в следующем: Во‑первых, на этапе кодирования используется усовершенствованный модуль Ghost (интегрированный с RFB) для извлечения и слияния признаков на различных масштабах. Во‑вторых, в путь кодирования внедрён модуль внимания CBAM для усиления отклика сети на малоразмерные целевые объекты. В‑третьих, в пропускные соединения встроены блоки управления вниманием для подавления нерелевантных фоновых областей и выделения характеристик опухоли. Результаты тестирования на наборе КТ‑данных колоректального рака показали высокую эффективность предложенной модели. По сравнению с классическими моделями U‑Net, GhostNet, а также современными архитектурами Mamba‑UNet и U‑SAM, предложенная модель обеспечивает более точную локализацию границ опухоли прямой кишки и демонстрирует превосходное качество сегментации. Эффективность и стабильность каждого модуля подтверждены в ходе абляционных исследований и анализа чувствительности гиперпараметров.
Бесплатно
Интеграция приложения Tachyon с системой параллельного программирования OpenTS
Ред. заметка
Работа описывает интеграцию приложения Tachyon из библиотеки Intel® Threading Building Blocks с системой параллельного программирования OpenTS
Бесплатно
Интеллектуальная поддержка процессов контроля и диагностики космических подсистем
Статья научная
В настоящей работе проведено исследование предметной области, выполнен обзор существующих разработок в области построения систем мониторинга, контроля и диагностики подсистем космических аппаратов, в том числе, с использованием нейросетевого подхода. Теоретически исследованы пути реализации математического и алгоритмического обеспечения системы контроля и диагностики подсистем космического аппарата.Разработаны методические подходы, способы и методы решения технических задач по построению нейросетевой системы контроля и диагностики подсистем космического аппарата. Применение технологий искусственных нейронных сетей позволяет обнаруживать, классифицировать и прогнозировать ошибки, осуществлять многоуровневую диагностику подсистем космического аппарата и прогнозировать их дальнейшее поведение, тем самым увеличивая эффективность, скорость принятия решений и надежность работы узлов космического аппарата.Представлен метод графического представления временных последовательностей, позволяющий визуально классифицировать радиотехнический сигнал и обнаружить шум в этом сигнале. Предлагается формировать и ранжировать набор значимых признаков путем применения алгоритмов «Add» и «Del».
Бесплатно
Интерактивные средства специализации программ
Статья научная
Специализация программ — это адаптация программы под ограниченные условия ее работы. Специализация, среди прочего, может использоваться для оптимизации и преобразования абстрактных спецификаций в конкретные программы для различных вычислительных архитектур (CPU, SIMD, GPU, FPGA). Процесс специализации характеризуется множеством степеней свободы при принятии решений, что затрудняет получение предсказуемых результатов в полностью автоматическом режиме. Существуют два основных подхода к специализации: онлайн, где решения принимаются во время генерации остаточной программы, и оффлайн, обеспечивающая большую предсказуемость благодаря предварительному принятию многих решений. Однако эффективно специализировать программу с первой попытки часто бывает затруднительно, что требует применения метода проб и ошибок и интерактивных средств для визуализации последствий принимаемых решений. В настоящей работе рассматривается проблема адаптации существующих методов специализации для работы в интерактивном режиме, поскольку многие из них требуют существенной доработки или замены. Предлагаются следующие методы, направленные на повышение управляемости и предсказуемости процесса специализации: работа с деревом абстрактного синтеза, визуализация результатов разметки, построение и фильтрация истории причин BT-разметки. Предлагаемые методы реализованы в специализаторе JaSpe для программ на языке Java. В результате установлено, что во многих случаях время на поиск источников проблем, препятствующих преобразованиям, сократилось на порядок.
Бесплатно
Интерфейс для моделирования эластик Эйлера в программной среде Mathematica
Статья научная
В классическом вариационном вычислении и оптимальном управлении хорошо известна задача о стационарных профилях упругого стержня. Леонард Эйлер, рассмотревший эту задачу в 1744 году, описал все возможные стационарные профили (эйлеровы эластики). В программной среде Mathematica написаны модули вычисления уравнений всех типов эластик, а макже модуль для их визуализации. Модули объединены в интерфейс, позволяющий получить изображение и параметризацию любой эластики через Web.
Бесплатно
Информационная инфраструктура Республики Татарстан: от «Senet-Tatarstan» к «Segrid-Tatarstan»
Статья научная
Описаны этапы формирования в Республике Татарстан телекоммуникационных, информационных и суперкомпьютерных ресурсов организаций науки, образования и государственного управления. Представлены также результаты в области высокопроизводительных вычислений, полученные к настоящему времени.
Бесплатно
Информационная система поддержки исследований в инфраструктурной логистике
Статья научная
Статья посвящена описанию информационной системы, предназначенной для поддержки исследований в области инфраструктурной логистики. Архитектуру информационной системы можно представить в виде двух взаимодействующих подсистем. Первая подсистема обрабатывает предметную информацию и использует экспертную систему для выработки рекомендаций в различных областях транспорта и логистики на основе концептуальной модели. Вторая же подсистема позволяет дополнительно включить в процессе поддержки различные вычислительные методы, основанные на математических моделях инфраструктурной логистики. Основное внимание в статье уделяется первой подсистеме, рассмотрена ее архитектура и процесс функционирования.
Бесплатно
