Информатика и управление. Рубрика в журнале - Труды Московского физико-технического института
Разработка надёжного программного обеспечения для малых спутников с одноплатным бортовым компьютером
Статья научная
В этой статье мы представим наш подход для решения проблемы отсутствия строгого и надежного способа разработки программного обеспечения для малых спутников, основанный на фреймворке Behavior-Interaction-Priorities (BIP), а также обсудим возможность его использования на одноплатных бортовых компьютерах и решим возникающие при этом подходе сложности и задачи.
Бесплатно
Статья научная
Современные компиляторы реализуют значительное количество оптимизационных проходов, и существенно повлиять на характеристики полученного в результате компиляции бинарного файла может последовательность, в которой они применяются. Однако любое ПО, использующее GCC как систему компиляции, не может настраивать последовательность оптимизаций ввиду отсутствия поддержки такой возможности со стороны компилятора. В данной работе рассматривается разработка способа и имплементация программного комплекса на базе GCC, позволяющего автоматически настраивать последовательности применения оптимизационных проходов компилятора при изначально заданной целевой функции. Комплекс включает в себя программы для взаимодействия непосредственно с компонентами компилятора и его оптимизационными проходами, а также ПО для интеграции с уже существующими библиотеками машинного обучения. С использованием разработанной инфраструктуры авторами реализовано два подхода для автонастройки компилятора: на основе генетического алгоритма и на основе обучения с подкреплением. Для тестирования подходов был сформирован набор открытых бенчмарков, состоящий из утилит с открытым исходным кодом, программ моделирования и уже существующих открытых бенчмарков. В ходе экспериментального сравнения подходов был получен и проанализирован выигрыш в размере бинарных файлов набора открытых бенчмарков без увеличения времени исполнения.
Бесплатно
Раскраски би-однородных гиперграфов
Статья научная
Рассматриваются би-однородные гиперграфы, т.е. такие гиперграфы, в которых размеры ребер бывают двух типов. Для гиперграфа H пусть f(H) равно математическому ожиданию количества одноцветных ребер, когда синий и красный цвет присваивается каждой вершине независимо с вероятностью 1/2. Известно, что если минимальный размер ребра в неоднородном гиперграфе равен k и f(H) C log k, то такой гиперграф H можно правильно раскрасить в два цвета. В работе мы улучшаем оценку на функцию f(H) рассматривая раскраску, при которой в би-однородном гиперграфе H = (V, E1, E2) нет красных ребер из E1 и одновременно нет синих ребер из E2.
Бесплатно
Реализация блочного шифра "кузнечик" с использованием векторных инструкций
Статья научная
Целью данной работы является создание оптимизированной программной реали- зации блочного шифра ГОСТ Р 34.12 2015, известного как «Кузнечик». В ходе ис- следования был проведён анализ возможных средств улучшения скорости работы шифра. Основное внимание уделено использованию SIMD (Single Instruction MultipleData) инструкций и учёту строения Execution Engine процессоров Intel➤CoreTM.Отличительной особенностью статьи является то, что в ней представлены измерения скорости зашифрования и расшифрования в режимах ECB, CBC, CFB, OFB на процес- сорах четырёх различных поколений, в открытом доступе выложен исходный код высо- коскоростной реализации. Предлагается использование 256-битных регистров ymm для ускорения зашифрования и расшифрования в режиме ECB, расшифрования в режиме CFB.
Бесплатно
Регулирование частот в ЭЭС на основе аппроксимации возмущений
Статья научная
Регулирование частоты в электроэнергетических системах (ЭЭС) является одной из наиболее важных проблем электроэнергетики. Частота является индикатором баланса мощности в ЭЭС, и любые нарушения баланса приводят к отклонениям частоты от номинального значения (50 Гц), что может привести к повреждению оборудования или полному отключению сети. В рамках данной работы представлена схема регулирования частоты, основанная на аппроксимации возмущений в сети. Численные эксперименты показывают, что разработанная схема является более эффективной, чем используемое на сегодняшний день регулирование, так как в случае возникновения возмущений возвращает частоты к номинальному значению значительно быстрее.
Бесплатно
Решение оптимизационных задач при формировании стратегий разработки группы газовых месторождений
Статья научная
Рассматриваются математический аппарат и программные средства, обеспечивающие формирование наилучших стратегий разработки группы газовых месторождений на основе совместного использования имитационного моделирования, сеточных методов, дискретной и многокритериальной оптимизации. Непрерывная задача максимизации накопленной добычи для группы газовых месторождений сводится к дискретной за счет введения равномерной сетки и решается при помощи метода ветвей и границ. Помимо приближенного оптимального, находятся все близкие к нему решения, что позволяет решать задачи многокритериальной оптимизации.
Бесплатно
Статья научная
Построены фейнмановские интегралы как аналитические продолжения интеграла модели 𝜙4 в евклидовом случае для разрывных траекторий. Установлена формула связи фейнмановского интеграла с интегралом по мере Винера по непрерывным траекториям.
Бесплатно
Себестоимость добычи в модели газового месторождения: исследование и применение
Статья научная
Исследуется непрерывная динамическая модель газового месторождения с взаимо- влияющими скважинами. Основным критерием разработки газового месторождения является минимальная себестоимость добычи газа. Устанавливается зависимость ми- нимальной себестоимости от горизонта планирования. Рассматриваются проекты раз- работок двух месторождений, из которых необходимо выбрать одно с наименьшей се- бестоимостью для последующего освоения, причем пересмотр выбора в дальнейшем невозможен. Решается задача о правильности сделанного выбора для различных зна- чений горизонта планирования. Найдены условия, при которых выбор был сделан пра- вильно и при которых он был ошибочным.
Бесплатно
Семейство точных решений уравнений Навье-Стокса для верификации компьютерных программ
Статья научная
Найдено линейное по скорости семейство осесимметричных решений уравнений Навье-Стокса. Любая линейная комбинация полей скорости этого семейства является полем скорости некоторого решения уравнений Навье-Стокса, входящего в найденное семейство. Разные решения, вообще говоря, имеют различные картины линий тока, которые меняются со временем. В отличие от известных винтовых решений, нелинейные и вязкие члены уравнений Навье-Стокса не равны нулю. Поэтому новые решения соответствуют невырожденным уравнениям Навье-Стокса. Полученные точные решения предлагаются для верификации различных приближенных методов и комплексов программ, предназначенных для расчета течений вязкой несжимаемой жидкости.
Бесплатно
Симуляция жидкости с помощью трехмерных свёрточных нейронных сетей
Статья научная
Рассматривается решение задачи аппроксимации классического метода симуляции жидкости - позиционного метода симуляции (PBF) [1]. Предлагаемое решение основывается на использовании субпиксельных свёрточных нейронных сетей, которые часто применяются в глубоком обучении для задачи умного повышения размерности изображений и видео. В нашем методе с их помощью повышается размерность поля коррекций скоростей частиц, которыми представлена жидкость. Итоговый метод симуляции поддерживает возможность интерактивного взаимодействия между жидкостью и окружением в реальном времени. В зависимости от точности приближения и соотношения между объемом домена вычислений и количеством частиц предлагаемый метод способен работать до 200 раз быстрее, чем метод-учитель (PBF).
Бесплатно
Статья научная
Данная работа представляет систему поддержки моделирования социально-экономических процессов на основе платформы с открытым исходным кодом. Данная система опирается на подход системы «Экомод», разработанной научной школой академика А. А. Петрова, член.-корр. РАН И. Г. Поспеловым и к.ф.-м.н. Л. Я. Поспеловой совместно с коллективом специалистов ВЦ РАН. Текущая реализация системы поддержки отличается от предыдущей использованием открытых решений, в отличие от коммерческих решений (Maple, Matlab и др.). Этим определяется специфика задач, встающих при создании системы поддержки моделирования. Данная статья представляет предлагаемый подход к вводу и выводу записи модели, описанию принятия решения агентами и взаимодействий агентов, технологических средств работы с математической записью модели. Система позволяет показать совокупность нескольких агентов, поведение каждого из которых определяется рациональным принятием оптимальных решений или сценарием, возможность объединить их описания в сложную систему нелинейных соотношений, которую трудно записать без ошибок математическими выражениями на бумаге или на компьютере. В систему включены элементы проверки корректности записи модели.
Бесплатно
Сложность языка поворотов двух дуг. Краткое сообщение
Статья научная
Работа посвящена изучению количества слов длины n, порождаемых повротами всевозможных двух дуг окружности на фиксированный иррациональный угол поворота 𝜀. В работе [1] (см. также [2]) получена кубическая оценка для арифметической сложности слов Штурма, откуда следует и кубическая оценка для количества слов, порождаемых поворотами двух дуг. В данной работе угол поворота предполагается фиксированным, в результате чего оценка на количество слов длины n получается квадратичной от n.
Бесплатно
Статья научная
В статье рассмотрены основные математические свойства смеси вероятностных распределений. Отдельное внимание уделяется многомерному распределению Стьюдента и связанным с ним распределениям, для которых доказываются свойства, необходимые для практического применения. Также приведен вывод EM-алгоритма для оценки параметров смеси распределений Стьюдента, в котором на E-шаге применяется вариационный байесовский вывод. На основе смеси распределений Стьюдента построен метод машинного обучения, позволяющий с помощью одной модели решать задачи регрессии по любому набору признаков, кластеризации, обнаружения аномалий. Каждая из этих задач может быть решена моделью при наличии пропусков в данных. Метод протестирован на данных PVT-свойств пластовых флюидов, на которых результаты модели не противоречат основным физическим свойствам, а предсказания во многих случаях точнее широко известных методов машинного обучения по метрикам MAPE и RMSPE.
Бесплатно
Совмещение изображений с двух камер с различными диапазонами излучения
Статья научная
Статья посвящена рассмотрению способов совмещения изображений, полученных с видеокамеры и инфракрасной камеры, с целью создания более детализированного изображения при съёмках в сложных погодных условиях.
Бесплатно
Создание программы интеллектуального анализатекстовой документации по вопросам захоронения РАО
Статья научная
Представлена программа контекстного и тематического анализа текстовой документации. Программа обрабатывает документы PDF-формата, сохраняет обратный индекс корпуса данных, а также иную служебную информацию, предоставляющую пользователю возможность поиска фрагментов текста, отвечающих введенному запросу или выбранной теме. При тематическом поиске программа ищет тексты, похожие на обучающие примеры, ранее отнесенные пользователем к выбранной теме. Тематический анализ текстового корпуса позволяет обнаруживать наличие или отсутствие в нем тех или иных типовых тем, оценивать полноту содержащейся информации.
Бесплатно
Статья научная
При численном моделировании термогидродинамических процессов вытеснения флюида в коллекторах неотъемлемым элементом численного метода является решение систем линейных уравнений. Эти системы возникают, например, при дискретизации уравнений пьезо- или теплопроводности. В данной работе рассматриваются вопросы эффективного использования графических ускорителей для решения подобных систем линейных уравнений. Также приводится сравнение быстродействия предлагаемого подхода по сравнению с существующим, в котором система линейных уравнений решается итерационными методами BiCGStab или GMRES с предобуславливателем ILU0.
Бесплатно
Сравнение поведенческих концепций равновесия на примере игры "11-20"
Статья научная
Целью данной работы является исследование игры двух игроков под названием «11-20». В отличие от предшествующих работ по данной игре были исследованы различные поведенческие концепции равновесия в их попытке качественно смоделировать поведение участников игры. С целью улучшения предсказательной силы моделей также было изучено отношение игроков к риску и склонность к кооперации. Создана программная реализация игры «11-20» и проведены несколько лабораторных экспериментов с последующим анализом результатов.
Бесплатно
Статья научная
Распространение инфекционных заболеваний в человеческих сообществах традиционно описывается с помощью математических моделей. Развитие математического аппарата со временем позволило перейти от простейших динамических моделей к более сложным, изучающим различные аспекты распространения болезни. Теория игр является довольно молодой областью математики, в которой последнее время были сделаны значительные открытия. Переход от описания действий общества в целом к описанию действий конкретных индивидов может быть интересен и в рамках изучения динамики распространения инфекционных заболеваний. В данной работе изучается динамическая игра, моделирующая распространение COVID-19 в замкнутом сообществе. Приводятся описание экспериментов, их результаты, а также поведение участников оценивается с точки зрения равновесия Нэша.
Бесплатно
Существование апериодической траектории для внешних биллиардов вне правильных многоугольников
Статья научная
Рассматривается преобразование внешнего биллиарда вне правильных n-угольников. Основным результатом работы является доказательство существования апериодической точки для внешнего биллиарда при n = 10, 8, 12, а также полнота меры периодических точек в этих случаях.
Бесплатно
Существуют ли риски протокола BB84?
Статья научная
Используется стратегия атаки для протокола распределения ключей BB84 в кван- товой криптографии, мы называем эту стратегию, использующую свойство квантовой нелокальности косвенной копирующей атакой. Возможно, в соответствии с этой стра- тегией, квантовые криптографические протоколы BB84 подвержены риску и может ли подслушивающее устройство точно получить информацию между законными пользо- вателями без обнаружения? В ответе на этот вопрос используются атаки расщепления фотонного числа (PNS), которые обнаруживаются с определенной степенью уверенно- сти, максимизируя квантовую пропускную способность системы без каких-либо допол- нительных затрат.
Бесплатно
