Математика, механика, информатика. Рубрика в журнале - Сибирский аэрокосмический журнал
Статья научная
Показано, что использование модульного принципа на этапе технического проектирования мультиверсионного программного комплекса связано с процессом оптимизации состава и взаимосвязей его отдельных компонентов. Предложена оригинальная постановка задачи синтеза мультиверсионной модульной структуры программного комплекса, обеспечивающей минимизацию межмодульного интерфейса. Представленная постановка задачи позволяет сформировать мультиверсионный набор компонентов модулей, использующихся в программах комплексах как произвольно, так и в заданной заранее последовательности. При этом набор мультиверсий удовлетворяет заданным условиям, обеспечивая максимальную надежность ПК и минимальное значение характеристик межмодульного интерфейса.
Бесплатно
Многоагентный алгоритм проектирования баз нечетких правил для задач классификации
Статья научная
Представлен многоагентный подход к организации коллектива оптимизаторов, основанный на встречах между агентами. В ходе оптимизационного процесса агенты обмениваются лучшими решениями, при этом лучшие агенты получают больше ресурсов в форме встреч. Среди агентов выбраны шесть генетических алгоритмов с различными операторами и три различных алгоритма роя частиц. Предложенный метод коллективного решения оптимизационных задач применен для формирования нечеткой базы правил. Нечеткая база правил состояла из фиксированного числа правил, для каждой переменной каждого правила функция принадлежности задавалась с помощью двух сигмоидальных функций. При этом кодируемыми параметрами были точки достижения сигмоидами 0 и 1, так что задача построения базы нечетких правил сводилась к задаче вещественной оптимизации. Число вещественных параметров при этом зависело от размерности классификационной задачи. Эффективность алгоритма сравнивалась с самонастраивающимся генетическим алгоритмом, решающим ту же задачу формирования нечеткой базы правил. При этом качество классификации оценивалось по величине точности, выборка разбивалась на обучающую и тестовую в соотношении 70 на 30. В качестве классификационных задач выбраны шесть задач с репозиторием KEEL и UCI, в их числе задачи кредитного скоринга, медицинской диагностики, распознавания банкнот и форм зёрен. Для сравнения также были выбраны два других метода классификации, в частности, машины опорных векторов (SVM) и ещё один метод формирования нечетких систем, в котором кодировались номера нечетких термов. По результатам тестирования можно отметить, что многоагентный алгоритм показал эффективность, сравнимую с другими методами при решении сложных оптимизационных задач.
Бесплатно
Многоатрибутивное формирование гарантоспособных систем управления и обработки информации
Статья научная
Представлена модель формирования гарантоспособной системы управления и обработки информации. Предложена соответствующая итерационная процедура. Описана программная система многоатрибутивного выбора компонентов гарантоспособной системы управления и обработки информации.
Бесплатно
Статья научная
Обсуждается применение эволюционного подхода для построения нейросетевых моделей. Формулируется постановка задачи многокритериальной безусловной оптимизации структуры нейронной сети. Для решения поставленной задачи используются многокритериальные параллельные генетические алгоритмы.
Бесплатно
Статья научная
Снижение размерности признакового пространства и настройка алгоритмов обучения для решения практических задач являются важными проблемами машинного обучения. Предложен подход, основанный на многокритериальной оптимизации, для отбора информативных признаков и настройки параметров алгоритмов обучения. Эффективность предлагаемого многокритериального подхода сравнивается с однокритериальным подходом. В качестве тестовой практической задачи машинного обучения для сравнения двух упомянутых подходов выбрана задача распознавания эмоций по аудиовизуальной информации. В качестве базового алгоритма обучения выбрана нейронная сеть, параметры которой настраиваются автоматически с помощью генетического алгоритма. В результате применения многокритериального подхода к настройке параметров нейросети пользователь получает множество нейросетей с парето-оптимальными значениями параметров. Для того чтобы получить единственное выходное значение, полученные парето-оптимальные нейросети объединяются в коллектив. В работе протестировано несколько способов слияния выходов алгоритмов коллектива, таких как метод голосования, усреднение апостериорных вероятностей классов и метаклассификация. Согласно полученным результатам, подход к отбору признаков, основанный на многокритериальной оптимизации, обеспечил точность классификации эмоций в среднем на 2,8 % больше, чем однокритериальный подход. Многокритериальный подход на 5,4 % эффективнее, чем использование метода главных компонент, и на 13,9 % эффективнее, чем использование первоначального набора признаков для классификации без проведения предварительного снижения размерности. Многокритериальный подход применительно к оптимизации параметров нейросети обеспечил точность классификации в среднем на 7,1 % больше, чем однокритериальный подход. Полученные результаты доказывают, что многокритериальный подход, предложенный в данной статье, более эффективен при решении задачи распознавания эмоций, чем однокритериальный подход и стандартные методы отбора признаков и настройки параметров нейросетей.
Бесплатно
Многомерная задача о рюкзаке: новые методы решения
Статья научная
Предложен способ решения задачи о многомерном рюкзаке с помощью алгоритмов муравьиных колоний нового перспективного метода оптимизации, базирующегося на моделировании поведения колонии муравьев.
Бесплатно
Статья обзорная
Рассматривается задача прогнозирования свойств алюминиевых сплавов от технологических параметров их приготовления. Предлагается математический аппарат на основе метода опорных векторов, способ подготовки исходных данных. Приводятся результаты тестирования моделей прогнозирования.
Бесплатно
Модальное управление электроприводом переменного тока
Статья научная
Приведена методика синтеза модальных регуляторов координат векторной системы «преобразователь частоты-асинхронный двигатель» методом стандартных уравнений. Дана оценка качества процессов регулирования координат путем анализа результатов имитационного моделирования системы в среде MatLab.
Бесплатно
Модальные регуляторы электропривода постоянного тока с широтно-импульсным преобразователем
Статья научная
Представлен синтез модальных регуляторов мгновенных значений координат цифровых электроприводов постоянного тока с широтно-импульсным преобразователем методом пространства состояний с учетом влияния переменного чистого запаздывания в канале управления.
Бесплатно
Модальный конечно-элементный анализ балок, податливых при трансверсальном сдвиге
Статья научная
Рассматривается задача о собственных колебаниях балки с низкой трансверсальной сдвиговой жесткостью. На основе теории пластин Рейсснера-Мидлина разработана конечно-элементная модель, в которой в качестве узловых неизвестных фигурируют углы трансверсального сдвига. Представлены результаты модальных расчетов изотропных, трехслойных и композитных балок при учете неклассических граничных условий.
Бесплатно
Модели ГЕРТ-сетей для различных способов применения методологии мультиверсий
Статья научная
Описываются различные способы применения методологии мультиверсий при разработке отказоустойчивого программного обеспечения, а также представлены модели мультиверсионных программных архитектур в виде базовых ГЕРТ-сетей. С учетом необходимого и достаточного условия функционирования мультиверсионного модуля выбран узел с IOR входом и детерминированным выходом для представления участка сети, описывающего данный модуль. Приводятся формулы расчета вероятностно-временных характеристик мультиверсионных модулей, обеспечивающие пригодность ГЕРТ-сетевых моделей для описания мультиверсионного программного обеспечения. Это позволяет использовать эквивалентные преобразования и существующие методы расчета ГЕРТ-сетей.
Бесплатно
Статья научная
Описывается подход, разработанный для автоматизированного проектирования специализированных многопроцессорных вычислительных систем интеллектуального анализа данных в режиме реального времени. Приводятся результаты, полученные в ходе реализации подхода.
Бесплатно
Статья научная
Обсуждается проблема выбора эффективной конфигурации GRID-системы для параллельной реализации ней-росетевого моделирования. Разработан новый многопопуляционный параллельный генетический алгоритм для решения многокритериальной оптимизационной задачи структурно-параметрического синтеза нейросетевых моделей. Предложен комплекс аналитических моделей оценки эффективности функционирования GRID-системы.
Бесплатно
Модели и методы интеллектуальной поддержки при принятии управленческих решений
Статья научная
Применение классических математических методов для решения задач принятия решений затруднено, но эффективны интеллектуальные системы, представляющие собой синтез адаптивных и традиционных математических алгоритмов. На основе анализа существующих методологий интеллектуальной поддержки при принятии управленческих решений разработана модифицированная нечеткая нейросеть, устраняющая недостатки существующих методологий и более эффективная.
Бесплатно
Модели и методы оптимизации сбора и обработки информации
Статья научная
Рассмотрена структура представления данных, отвечающих определенным требованиям. Данная дополнительная структура данных разработана исходя из особенностей поисковой системы и требуемой функциональности системы.
Бесплатно
Модели модульной декомпозиции программного обеспечения технологических циклов управления
Статья научная
Рассмотрены модели модульной декомпозиции программного обеспечения, реализующего технологические циклы управления.
Бесплатно
Статья научная
Определены задачи и этапы формирования структуры АСУ космических систем связи и навигации, выделены уровни детализации построения системы. Разработана схема комбинированной реализации оптимизационных и имитационных моделей для формирования оптимальной структуры АСУ космических систем связи и навигации.
Бесплатно
Моделирование атакующих воздействий и средств защиты корпоративной сети с помощью сетей Петри
Статья научная
Представлена обучающая система настройки сетевой безопасности на основе моделирования атакующих воздействий и средств защиты с помощью иерархических сетей Петри. Рассмотрены особенности такого моделирования с учетом уязвимостей программного обеспечения.
Бесплатно
Моделирование деформирования плоских конструкций со сложными криволинейными структурами армирования
Статья научная
Для определения предельных деформаций плоских конструкций с криволинейными траекториями армирования в рамках плоской задачи получены разрешающие уравнения для линейной ортотропной неоднородной задачи упругости. Многообразие структур армирования на базе ортогональных систем координат достигается построением изогональных траекторий к данным координатным линиям.
Бесплатно
Моделирование и оптимизация технологических систем с распределенными параметрами
Статья научная
Рассмотрена задача моделирования и оптимального управления ректификационными установками, состоящими из технологических печей и ректификационных колонн. Такая сложная система исследуется как система с распределенными параметрами, поскольку для описания статических и динамических режимов применяется математический аппарат дифференциальных уравнений в частных производных. Обычно в научной литературе излагаются результаты исследований режимов работы отдельных аппаратов. Исследований установок, содержащих несколько объектов с различными технологическими процессами, значительно меньше в связи со сложным математическим описанием и громоздкими вычислениями. Решений задач по оптимальному управлению такими сложными установками еще меньше. Используя феноменологический подход, построена математическая модель тепловых процессов в технологических печах и процессов разделения многокомпонентных смесей в ректификационных колоннах. Модель содержит уравнения в частных производных для процессов теплообмена, массообмена и гидродинамики течения дымовых газов в технологической печи и уравнения массопередачи в ректификационной колонне. В связи с тем, что процессы происходят с рециркуляцией взаимодействующих потоков, граничные условия процесса массообмена в ректификационных колоннах содержат уравнения с обыкновенными производными. Эти условия заданы на разных концах аппаратов. Для расчета оптимальных режимов установки сформулирована задача оптимального управления качеством целевого продукта и получены необходимые условия оптимальности. Поскольку управляющие функции входят в основные граничные уравнения, вариации управлений в области и на границе не являются независимыми, что отражается на структуре сопряженной задачи. При этом используется аргументация вариационного исчисления. Необходимые условия оптимальности содержат исходную краевую задачу, сопряженную относительно функций Лагранжа. Решение исходной и краевой задач позволяет определить оптимальное управление и параметры технологического процесса. Приведены численные результаты с управляющим потоком сырья в дебутанизаторе установки сернокислотного алкилирования изобутана бутиленами. Для этого разработан численный алгоритм. Особенностью разработанного алгоритма является решение задач с граничными условиями для некоторых параметров на противоположных концах области. Кроме того, функции Лагранжа сопряженной системы заданы в конечный момент времени. Рассчитаны оптимальные показатели массообменного процесса: концентрации целевого продукта в дефлегматоре и в кубе.
Бесплатно
