Информатика и управление. Рубрика в журнале - Труды Московского физико-технического института
Принципы проектирования сетевых протоколов распределения ключей для квантовых сетей
Статья научная
В работе рассматриваются вопросы проектирования протоколов выработки общих ключей в квантовых сетях на основе доверенных промежуточных узлов. Невозможность на практике выработки в таких сетях квантовых ключей для произвольных пар абонентов определяет необходимость к переходу к так называемым квантовозащищенным ключам. Базовый протокол для выработки квантовозащищенных ключей - защищённая передача случайных ключевых компонент, из которых с помощью подходящей функции выработки формируется итоговый общий ключ, причём защита при передаче реализуется с использованием квантовых ключей, доступных на каждом сегменте пути передачи ключевых компонент. Для борьбы с дополнительными угрозами базовый протокол симметризуется, обеспечивая равноправное участие в протоколе обоих абонентов. Повышение надежности реализуется путём процесса гибридизации итогового общего ключа, при котором в выработке участвуют не только компоненты, переданные под защитой квантовых ключей, но и переданные с помощью альтернативных каналов, не использующих квантовые ключи.
Бесплатно
Проблемы проведения экспериментов и воспроизводимости исследований в науках о данных
Статья научная
Приводится тезисное изложение результатов круглого стола по проблемам проведения экспериментов и воспроизводимости исследований в науках о данных. Указывается на различие форматов результатов научных и прикладных исследований, поясняется, в чем суть воспроизводимости результатов. Рассматриваются критерии качества результатов обоих видов исследований, в чем суть воспроизводимости результатов в каждом случае. Определяются направления дальнейшего развития методологии разработки предсказательных моделей, разработки алгоритмов и проведения экспериментов. Сформулированные рекомендации полезны для развития программ учебных курсов по машинному обучению.
Бесплатно
Прогнозирование посещаемости кафе методами машинного обучения
Статья научная
При развитии сферы обслуживания каждому владельцу ресторана важно максимизировать свой доход. Для этого нужно правильно распределять трудовые ресурсы и производить закупки. Чтобы это сделать, необходимо производить оценку потока покупателей. В данной работе было произведено исследование для предсказаний количества посетителей методами машинного обучения.
Бесплатно
Программная платформа и информационная модель ситуационного центра
Статья научная
В статье рассматриваются стандарты сообщений для передачи информации о чрез- вычайных ситуациях и программная платформа для обмена сообщениями между всеми государственными структурами и организациями, связанными с чрезвычайными ситу- ациями.
Бесплатно
Статья научная
С развитием вычислительной техники меняется как поведение участников дорожного движения, так и структура самого потока. На улично-дорожной сети появляются разные уровни автономности транспортного средства, вносящие свои корректировки в поведение водителя на дорогах. Устройство автомобилей становится более сложным, появляется много элементов электроники, которые, с одной стороны, помогают водителю, с другой - требуют последовательности в действиях, для реализации которых необходимо безошибочное выполнение маневров. В связи с этим возникает потребность в оценке не только опыта вождения, но и состояния, а также настроения водителя. Возникает надобность в классификации поведения водителя на дороге и разработке методов мониторинга и оценки опасного вождения. Психофизическое состояние во многом влияет на стиль вождения. Таким образом, актуальна разработка подходов к исследованию зависимости вероятности принятия решения водителем от собственного состояния. Предлагаемый подход основан на проведении тестов с использованием игровых технологий и статистического анализа результатов экспериментов. Такой анализ во многом может помочь при прогнозировании поведения на дороге полностью автономных транспортных средств. В настоящей статье предложен подход к исследованию психофизических свойств участника автодорожного движения, а именно водителя, при разработке информационной системы с использованием гейминг-технологий.
Бесплатно
Программная реализация физически неклонируемых функций
Статья научная
Рассматривается задача моделирования физически неклонируемых функций на основе схемы на полевых транзисторах. Предлагается метод программной интерпретации задержек прохождения сигнала через физическую систему и делается оценка стабильности и устойчивости полученных моделей.
Бесплатно
Статья научная
В работе ставится задача определения пространственного распределения (на плоскости) вероятности ошибки на бит в беспроводной системе, которая состоит из разнесенных в пространстве двух групп сверхширокополосных (СШП) приемопередатчиков. Распределение ошибки анализируется по отношению к устройствам первой группы, которые имитируют беспроводную передачу информации между собой при помощи СШП хаотических радиоимпульсов. Вторая группа устройств играет роль источника помеховых СШП сигналов в том же частотном диапазоне, что и устройства первой группы. Интерес представляют условия, при соблюдении которых имеется возможность передачи информации между устройствами первой группы на фоне действия помех от второй. В качестве модели СШП сигнала используется СШП сигнал диапазона 100 500 МГц, полученный от реальных генераторов хаотических колебаний. Рассматривается несколько вариантов взаимного расположения устройств в пространстве, устанавливаются предельные отношения сигнал-помеха, при которых возможна передача информации с вероятностью ошибки на бит 10-3. Описывается разработанный метод расчета распределения вероятности ошибки на плоскости, существенно снижающий объем вычислений по сравнению с прямолинейной схемой расчета, в которой используется перебор всех возможных положений устройств на плоскости. Показано, что при превышении отношения сигнал-помеха в точке приема для любой пары приемопередающих устройств значения -3 дБ нет необходимости координировать работу устройств первой группы с устройствами второй группы, т.е. отслеживать уровень помех.
Бесплатно
Разложение весов на интерпретируемые компоненты и их связь сo статистиками слоя нормализации
Статья научная
В линейных пространствах существует определенный порог, описывающий уровень шума или уровень случайной корреляции. Линейные слои нейросетевых моделей, векторы (фичи) которых работают на взаимодействие с определенными фичами данных, также подвержены данному эффекту. Это позволяет OOD данным демонстрировать активации в пределах дисперсии обучающего домена в слоях нормализации (BatchNorm). Для оценки уровня случайного срабатывания используется декомпозиция матрицы весов линейного слоя на интерпретируемые компоненты: сигнальную (𝑊Δ) и шумовую (𝑊𝑟𝑎𝑛𝑑), основанная на границах распределении Марченко – Пастура. Эксперименты на ResNet-50 (обученная за счет ArcFace на MS1Mv3) с OOD-данными (COCO) показывают, что: (1) Взаимодействие обучающих данных с 𝑊Δ значимо выше, чем с 𝑊𝑟𝑎𝑛𝑑; (2) Распределение активаций OOD-данных при взаимодействии с 𝑊𝑟𝑎𝑛𝑑 и 𝑊Δ статистически неразличимо, что соответствует уровню случайного срабатывания. Мы заключаем, что 𝑊𝑟𝑎𝑛𝑑 служит эффективным индикатором порога случайной активации.
Бесплатно
Разработка 8-канальной антенной MIMO системы с двойной поляризацией для связи 5G
Статья научная
В статье представлены результаты проектирования и моделирования излучающих элементов для MIMO антенных систем диапазона и79 (4.85.0 ГГц), применимых в сетях 5G. Рассмотрены три конфигурации: единичный элемент, линейный массив 1 х 8 и MIMO массив 4 х 8. Оптимизация параметров по минимуму коэффициента отражения, таких как диаметр патча и директора, позволила улучшить согласование антенны. Моделирование проведено с использованием современных электромагнитных методов и охватывает анализ S-параметров, диаграмм направленности и характеристик поляризации.
Бесплатно
Разработка алгоритма укладки паллет на полностью автоматизированном складе
Статья научная
Решается задача трехмерной укладки коробок в паллету, относящаяся к классу NP-полных задач. Предложено несколько эвристических подходов к ее решению: на основе эвристик слоев и на основе генетического алгоритма. Предложен подход к оценке качества укладки на основе коэффициента перколяции и коэффициента устойчивости. Показана слабая зависимость качества укладки от точности задания размеров коробок.
Бесплатно
Разработка инструментария для динамического анализа вредоносного программного обеспечения
Статья научная
Рассматривается разработка инструментов для глубокого динамического анализа вредоносного программного обеспечения. Наша основная идея - обеспечить полный контроль над исполнением образца программного обеспечения на тестовом сервере. Для этого мы отделяем код приложения от системного кода путём составления карты памяти и контроля над доступом к её участкам. Модуль, осуществляющий глубокий динамический анализ, следит за внутренними событиями исследуемого образца, при этом используя инвазивные методы исследования, такие как перехват вызовов систем- ных функций или патч исполняемого файла. В работе описаны ключевые стадии созда- ния базового прототипа модуля глубокого динамического анализа, а также некоторые технические идеи решения проблем анализа многопоточных приложений, маскиров- ки аналитических инструментов и снижения нагрузки на операционную систему. В будущем авторы собираются применить разрабатываемые инструменты для детекти- рования вредоносной активности и определения подозрительных паттернов поведения с использованием модели машинного обучения.
Бесплатно
Разработка математической модели интеллектуальной транспортной системы
Статья научная
В статье описывается подход к созданию комплексной имитационной модели дорож- ного движения в современном городе. Имитационная модель разрабатывается с целью отработки алгоритма управления дорожным движением, который учитывает маршрут и график движения каждого транспортного средства в масштабах города в целом.
Бесплатно
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 на когнитивных моделях на основе использования генетических алгоритмов
Статья научная
Когнитивные модели являются одним из эффективных инструментов при решении задач стратегического управления. Традиционное использование когнитивных моделей ограничивается задачами моделирования - задачи оптимизации на этих моделях не решаются из-за их неполиномиальной сложности при невозможности использовать алгоритмы отбраковки решений. В статье оценивается вычислительная сложность оптимизационных задач наиболее общего вида и предлагается для их решения использовать генетические алгоритмы вещественного кодирования. Рассматриваются специфика кодирования информации о параметрах вариантов решения задачи в хромосомах генетического алгоритма и основные особенности различных этапов алгоритма.
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
