Информатика и управление. Рубрика в журнале - Труды Московского физико-технического института
Аппроксимация корреляционной функции скорости транспортного средства по GPS/GLONASS-данным
Статья научная
В настоящей работе разработан подход к анализу данных о перемещении автотранспортного средства, получаемых в результате измерений, которые проводятся с помощью спутниковой навигационной системы. При использовании предлагаемого подхода скорость автотранспортного средства рассматривается как стационарный случайный процесс, корреляционная функция которого принадлежит к одному из заданных классов. По результатам мониторинга выбирается значение параметра корреляционной функции, которое в определённом смысле наилучшим образом соответствует результатам измерений. Решается также задача в определённом смысле оптимального выбора длительности интервала усреднения получаемых в результате мониторинга значений скорости, при этом учитывается, насколько при выбранной длительности интервала усреднения выборочная полученная корреляционная функция скорости соответствует корреляционной функции из гипотетического класса при выбранном значении параметра.
Бесплатно
Архитектура когнитивных систем и их пластичность
Статья научная
Осуществляемый в настоящее время широкомасштабный переход к интеллектуальным и роботизированным техническим системам требует осознания и развития соответствующих технологий проектирования, обеспечивающих этот переход на системной основе. Особое внимание требуют системы, обладающие когнитивными функциями, обеспечивающими обучение и адаптивное поведение на основе опыта в процессе взаимодействия с динамической средой. В данной работе авторы поставили себе цель разобраться со смысловым значением когнитивной системы или когнитивного автомата (когнимат) и рассмотреть их возможные архитектурные конструкции, представляющие структурный скелет и композицию этих систем нового поколения. Отдельный вопрос связан с определением подходящей теоретической основы, обеспечивающей представление архитектуры и свойств когнитивного домена, и микроархитектуры или внутренней организации агентов и когнитивных инструментов, которые являются главными компонентами этого домена. При этом основными требованиями, которые предъявляются к когнитивным системам или когниматам, являются: целенаправленность их поведения (присуща всем системам по определению системы), возможность их саморегуляции и адаптивного поведения на основе опыта, полученного в процессе взаимодействия с динамической средой (самообучение). Третья, решаемая в работе задача, связана с нахождением параллелей между архитектурным обликом когнитивной сферы систем нового поколения (искусственные системы) – с одной стороны, и организацией и работой нервной системы млекопитающих и человека (естественные системы) – с другой. Такие параллели призваны выявить то общее, что объединяет живые и искусственные системы, и могут оказать существенное влияние на развитие взглядов и теоретических оснований, так необходимых для понимания организации и деятельности этих систем.
Бесплатно
Статья научная
Описана асимметричная криптосистема ГПТ (Габидулин-Парамонов-Третьяков), основанная на ранговых кодах Э. М. Габидулина. Представлена атака Гибсона, взломавшая эту систему. Указаны возможности восстановления ГПТ.
Бесплатно
Статья научная
Модели архитектуры Transformer стали золотым стандартом для решения многих задач обработки естественного языка. Однако для моделей, основанных на механизме внимания, невозможна обработка длинных последовательностей из-за их квадратичной сложности вычисления механизма внимания. Для решения этой проблемы мы предлагаем двухэтапный метод, который сначала собирает релевантную информацию по заданному документу, а затем объединяет ее с локальным контекстом для решения задачи. Результаты наших экспериментов показывают, что дообучение предобученной модели с аугментацией данных с помощью внешней памяти, содержащей элементы входной последовательности с наименьшей неопределенностью, повышает качество работы модели на задаче поиска ответа на вопрос по тексту по сравнению с базовой моделью. Мы также обнаружили, что содержимое глобальной памяти коррелирует с фактами из документов, необходимыми для формирования правильного ответа на вопрос.
Бесплатно
Статья научная
Частично наблюдаемые марковские случайные процессы, которые часто называют скрытыми марковскими, составляют класс случайных процессов, которые часто используются в различных практических задачах. В данной работе исследуется эффективность наиболее популярных наибыстрейших алгоритмов обнаружения разладки в скрытых марковских моделях в байесовской постановке. Мы сравниваем рабочие характеристики процедур Ширяева, Ширяева-Робертса и кумулятивных сумм (КУСУМ). Критерием эффективности служит минимизация задержки обнаружения при ограниченной вероятности ложной тревоги. Наилучшие характеристики, как и ожидалось, демонстрирует процедура Ширяева. Лишь незначительно хуже характеристики демонстрирует процедура Ширяева-Робертса. Наиболее часто использующаяся на практике процедура КУСУМ показывает рабочие характеристики заметно хуже других предложенных процедур.
Бесплатно
Верификатор промежуточного представления компилятора OpenArkCompiler
Статья научная
Рассматривается задача верификации промежуточного представления оптимизирующего компилятора. Несмотря на обилие разработанных решений в сфере статической верификации, было решено создать собственное средство верификации, которое отвечает условиям легкой расширяемости и удобства для разработчика компилятора. Для этих целей был создан язык, на котором предполагается описывать условия корректности генерируемых инструкций. Чтобы автоматизировать процесс верификации, был реализован транслятор языка на основе контекстно-свободной грамматики и алгоритма перевода выражений в обратную польскую запись. Полученный верификатор был протестирован на прежуточном представлении MapleIR компилятора OpenArkCompiler и добавлен в него как обязательная часть компиляции.
Бесплатно
Виртуальный персональный спутниковый канал без доплеровского сдвига для неназемных сетей 5G
Статья научная
В космической связи доля персональных сообщений растет за счет уменьшения доли широковещательных коммуникаций. Однако существующие исследования и методы компенсации доплеровского сдвига в канале «космос-земля» по-прежнему направлены на компенсацию только по центру луча, что приводит к тому, что во всей остальной части покрытия на Земле наблюдается значительный (сотни килогерц в сетях 5G LEO NTN) остаточный доплеровский сдвиг. В работе предлагается персональная предкомпенсация доплеровского сдвига на передающей стороне по координатам пользователя на Земле. При этом внутри луча создается виртуальный персональный канал с нулевым доплеровским сдвигом, а перемещение конечной точки этого канала на Земле осуществляется путем варьирования частоты передатчика.
Бесплатно
Статья научная
В данной статье исследуется влияние параметра обменных комиссий на непостоянные издержки систем автоматического маркет-мейкинга в публичных блокчейн-сетях, таких как Uniswap, Balancer и Сипе. В рамках исследования выводятся теоретические формулы, описывающие зависимость непостоянных издержек от величины комиссий, что позволяет глубже понять механизмы, влияющие на эффективность и устойчивость рассматриваемых децентрализованных финансовых протоколов. Анализ показывает, что учет комиссий существенным образом влияет на механику обмена, что в некоторых случаях может привести к непостоянной прибыли предоставителей ликвидности. Результаты исследования могут быть полезны как для практиков в области децентрализованных финансов, так и для исследователей, стремящихся к более глубокому пониманию динамики автоматического маркет-мейкинга в условиях изменяющихся рыночных условий.
Бесплатно
Выбор оптимальной структуры автокодировщика с применением методой байесовской оптимизации
Статья научная
В работе рассматривается задача выбора структуры модели автокодировщика. Под автокодировщиком понимается дифференцируемая по параметрам модель, представимая в виде композиции двух функций: кодировщика, представляющего входной объект в виде скрытого векторного представления, и декодировщика, преобразующего скрытое векторное представление в исходное признаковое пространство. Структура модели автокодировщика представляется в виде набора гиперпараметров, для выбора которых предлагается применять методы байесовской оптимизации. Предлагается двухэтапная модификация метода байесовской оптимизации: на каждой итерации поиска выбирается множество точек с наилучшей оценкой качества модели, а затем из них отбирается наилучший с учетом динамики обучения. Приводится теоретическое обоснование алгоритма, а эксперименты на выборках CIFAR и Fashion-MNIST подтверждают эффективность предложенного подхода.
Бесплатно
Генерация мимики для виртуальных ассистентов
Статья научная
Развитие виртуальных помощников делает их все более востребованными в повседневной жизни, однако они взаимодействуют с человеком, в основном, с помощью текста или аудио. Создание для них визуального образа позволит сделать взаимодействие с ними более увлекательным, но тогда возникает необходимость создания реалистичных движений, в частности мимики, согласующуюся с речью. В данной работе предлагается система автоматической генерации лицевой анимации по аудио. Предлагаемый подход обладает быстрым временем работы и не требует значительных вычислительных ресурсов. Также в ходе работы были обнаружены различные свойства восприятия человеком говорящей головы, позволяющие избавиться от эффекта «зловещей долины» и сделать автоматическую анимацию более реалистичной.
Бесплатно
Геометрическое описание функционирования производителя
Статья научная
Рассматривается использование наглядного описания функционирования отдельного (или агрегированного) производителя для исследования качественным образом его функционирования в некоторых ситуациях. В соответствии с реальностью считается, что себестоимость продукции зависит от объема выпуска.
Бесплатно
Геометрическое описание функционирования производителя - 2
Статья научная
Рассматривается использование наглядного описания функционирования отдельного (или агрегированного) производителя для исследования качественным образом его функционирования. Считается, что одновременно изменяется спрос богатых и бедных. Анализируются случаи как неизменяющейся, так и изменяющейся себестоимости, а также варианты соотношений ключевых характеристик при максимальной прибыли производителя.
Бесплатно
Статья научная
Обнаружение препятствий движению транспортного средства и краев дорожного полотна важно как для систем помощи водителю, так и для беспилотных автомобилей и интеллектуальных роботов. Существующие решения ориентированы преимущественно на движение по асфальтированным дорогам в городских условиях и работают нестабильно при неблагоприятной погоде и на пересеченной местности. В статье предлагается гибридный метод, объединяющий в себе нейросетевые алгоритмы сегментации дорожного полотна и положительных (камни, машины) и отрицательных (ямы, лужи) препятствий и эвристический алгоритм распознания правого и левого краев дороги с использованием двух модальностей: цветного изображения и карты глубины. Для оценки эффективности алгоритмов собран и размечен набор данных целевого домена, включающий три локации с разнообразными погодными и световыми условиями. Показано, что комплексирование карт глубин и изображений в предлагаемом методе позволяет оценивать расстояние до препятствий и краев дороги. Продемонстрировано, что разработанные алгоритмы могут функционировать с частотой выше 12 фреймов в секунду, что свидетельствует об их применимости в бортовых системах технического зрения.
Бесплатно
Статья научная
Введены некоторые аналоги известной концепции (d, L, m)-оракула Деволдера-Глинера-Нестерова для задач оптимизации. При этом выделены различные типы условий относительной гладкости, а также относительной сильной выпуклости оптимизируемой функции. Приведены примеры задач выпуклой и сильно выпуклой оптимизации, допускающих существование неточных моделей такого типа. В частности, это задачи сильно выпуклой композитной оптимизации, а также решение оптимизационной задачи, возникающей при рассмотрении модели электоральных процессов Ю. Е. Нестерова. Исследуются адаптивный и неадаптивный градиентный методы для задач оптимизации, допускающих неточные модели в рассматриваемом нами смысле. Обоснована линейная скорость сходимости этих методов и показано, что на итерациях не накапливаются погрешности. Приведены некоторые численные эксперименты по сравнению скорости сходимости адаптивного и неадаптивного методов. Предложен подход к проблеме накопления погрешностей для быстрого градиентного метода с помощью специальной техники его рестартов (перезапусков).
Бесплатно
Декодирование двухкомпонентных подпространственных кодов
Статья научная
Построены двухкомпонентные подпространственные коды с заданными параметрами. Проведено декодирование с предварительным определением компоненты. Внесено принципиальное изменение в алгоритм декодирования, связанное с использованием критерия определения компоненты. Вместо ранее используемого рангового критерия предложено использовать числовой критерий. В ранговом критерии было предписано определять ранг префиксной матрицы кода, в числовом критерии подсчитывается число единиц на диагонали. Сравнение критериев показало, что числовой критерий более эффективный в смысле уменьшения вероятности ошибок. К тому же он более простой.
Бесплатно
Статья научная
Иногда при локализации транспортного средства возникают случаи, когда один из источников дает недостоверные данные из-за возникающих непредвиденных условий. Например, при заезде в гараж система глобальной спутниковой навигации может перестать формировать достоверные данные, при выезде за пределы имеющейся трехмерной карты местности прекращается получение достоверной лидарной локализации, в ночные промежутки времени затрудняется локализация с помощью данных бортовых камер. Во всех этих случаях может помочь комплексирование нескольких источников данных локализации с детекцией аномалий. Под локализацией понимается определение положения транспортного средства и углов его ориентации в трехмерном пространстве. В данной статье представлен разработанный метод комплексирования данных лидарной и спутниковой навигации AnKF, основанный на расширенном фильтре Калмана и алгоритмах детекции аномалий. Особое внимание в статье уделено исследованию классических и нейросетевых подходов обнаружения аномалий в многомерных временных рядах бортовых систем локализации беспилотного автомобиля. Для количественной оценки результатов создан размеченный набор данных на основе симулятора беспилотного транспорта CARLA. В работе показано, что выявление аномалий в данных навигационных систем позволяет значительно повысить качество локализации беспилотного автомобиля.
Бесплатно
Диалоговая система Dream в конкурсе Alexa Prize Challenge 2019
Статья научная
Создание диалоговой системы, способной быстро, связно и осмысленно вести диалог на общие темы, является одной из фундаментальных проблем в области искусственного интеллекта (ИИ). Недавний прогресс в обработке естественного языка, обусловленный применением глубоких нейронных сетей, в частности больших языковых моделей, расширил возможности для решения многих сложных проблем разговорного ИИ. Международный конкурс «Alexa Prize Socialbot Grand Challenge» дает уникальную возможность проверить передовые исследовательские идеи в реальных условиях. В этой работе подробно описана диалоговая система DREAM, и представлены результаты её взаимодействия с реальными пользователями. Диалоговая система DREAM реализована как многофункциональный диалоговый агент с модульной микросервисной архитектурой. Агент DREAM управляет десятком аннотаторов, отвечающих за предварительную обработку текста, и более чем 25 навыками для генерации ответов в контексте разговора на общие темы. Отзывы и оценки пользователей Alexa позволили нам постепенно развивать нашего диалогового агента путем увеличения количества разговорных навыков и улучшения переходов между ними. В результате диалоги стали длиннее на 50%, а средний рейтинг вырос с ~ 3 из 5 на начальном этапе в декабре 2019 года до ~ 3.4 из 5 в последние две недели апреля 2020 года. Финальная версия диалоговой системы DREAM - это гибридная система, сочетающая компоненты на основе правил, глубокого обучения и баз знаний.
Бесплатно
Диалоговый агент с обучаемым диалоговым менеджером
Статья научная
Представлен диалоговый агент bot#1337, cозданный в рамках участия в соревновании по разработке диалоговых агентов NIPS Conversational Intelligence Challenge 2017 (ConvAI). Этот агент способен вести диалог с человеком о заданном тексте. Диалог ведется с помощью навыков определения темы, реферирования, ответов на вопросы, генерации вопросов и разговора на общие темы. Система обучалась выбирать подходящий навык для выдачи ответа. Представленный бот произведен с использованием открытых инструментов и данных; он не зависит от внешних сервисов и может работать в закрытом контуре; его диалоговый менеджер является обучаемым. Последнее позволяет разработчику сфокусироваться на создании навыков вместо описания конечного автомата агента. Bot#1337 является победителем соревнования со средней оценкой качества диалога 2.78, которые были проставлены людьми. Исходный код и обученные модели представленного бота доступны на Github.
Бесплатно
Статья научная
Рассматривается оптимизационная задача максимизации интегральной дисконтированной полезности потребления с уравнением связи для капиталовооруженности, которое следует из модели экономического роста Солоу. Как известно, Солоу строил свою модель на основании производственной функции Кобба-Дугласа. Однако в математических моделях широко применяются и другие производственные функции. Статистические исследования показывают, что на практике и производственная функция Кобба-Дугласа, и другие известные производственные функции описывают зависимость народнохозяйственной производительности труда от капиталовооруженности лишь приближенно. Поэтому особый интерес представляют собой постановки задач оптимизации, в которых уравнение, следующее из модели Солоу, выступает, как уравнение связи, для произвольного характера зависимости народнохозяйственной производительности труда от капиталовооруженности. Именно в таком виде уравнение связи, следующее из модели Солоу, является удобным инструментом для экономических исследований. Выработка и изучение таких постановок и являются целью настоящей статьи.
Бесплатно
Идентификация, основанная на случайном кодировании
Статья научная
Алсведе и Дюк показали возможность идентифицировать с большой вероятностью одно из M сообщений, передав по каналу лишь 1/C log log M бит, где C - пропускная способность канала. Известно, что процедура идентификации может быть основана на кодах, исправляющих ошибки. В работе предлагается процедура идентификации на основе случайных кодов, которая достигает пропускной способности. Показано, что эту процедуру можно упростить применяя генераторы псевдослучайных последовательностей.
Бесплатно
