Математика, механика, информатика. Рубрика в журнале - Сибирский аэрокосмический журнал
Решение задачи прогнозирования экологического состояния города нейроэволюционныmи алгоритмами
Статья научная
Рассматривается решение задачи прогнозирования экологического состояния города в зависимости от химического состава воздуха. Описывается процедура решения данной задачи при помощи искусственных нейронных сетей, выращенных эволюционными алгоритмами. Представлены некоторые из модификаций эволюционных алгоритмов, которые позволяют повысить эффективность предсказания. Также с целью повышения эффективности рассматривается коллективный подход к построению нейросетевых предикторов. Были описаны существующие сегодня методы формирования коллективов интеллектуальных информационных технологий. Представлено сравнение их эффективности на ряде тестовых задач. Предлагается модифицированный подход к проектированию коллективов искусственных нейронных сетей, отличающийся от известных комбинированным использованием существующих схем и методов организации коллектива. В описании решаемой задачи подчеркивается проблема наличия большого количества пропусков в таблице данных. Для ее решения используется модифицированный метод генетического программирования. Показана полезность использования данной процедуры при решении поставленной задачи. Тестирование показывает эффективность предложенного подхода по сравнению с базовой и коллективной моделями. Одно из приложений разработанного алгоритма - предсказание временных рядов. Многие технические системы содержат большое количество динамических параметров, отслеживание и предсказание которых является важной задачей. Ракетно-космическая техника не является исключением, а потому описанный алгоритм является для нее полезным инструментом анализа данных. Разработанный подход может являться как средством создания самостоятельных предикторов, так и средством комбинирования уже существующих. Показано, что такой подход позволяет увеличить точность итоговых моделей.
Бесплатно
Решение задачи синдицированного кредитования методом динамического программирования
Статья научная
Предложено решение задачи синдицированного кредитования методом динамического программирования. Показана высокая вычислительная эффективность метода по сравнению с полным перебором.
Бесплатно
Решение терминальной задачи управления для нелинейных динамических систем
Статья научная
Рассматривается метод решения задачи терминального управления нелинейными динамическими систе- мами, основанный на методе эволюционных стратегий. Синтез функции управления состоит в определении характеристик идеального двухпозиционного реле.
Бесплатно
Статья научная
Рассмотрен механизм государственной поддержки научной деятельности на примере деятельности Краевого государственного автономного учреждения «Красноярский краевой фонд поддержки научной и научно-технической деятельности».
Бесплатно
Самоконфигурируемый ансамбль генетических алгоритмов для решения задач мультимодальной оптимизации
Статья научная
Задача мультимодальной оптимизации (ММО) заключается в нахождении множества всех глобальных и локальных оптимумов или аппроксимации этого множества. В последние годы было предложено множество эффективных бионических и эволюционных алгоритмов для ММО с вещественными переменными (в частности, на базе алгоритмов эволюционных стратегий, роя частиц (PSO), дифференциальной эволюции и др.). В то же время, многие практические задачи оптимизации часто содержат переменные нескольких разных типов, включая целочисленные, ранговые, бинарные и др. В таком случае переменные переводятся в наиболее слабую из шкал, обычно используется бинарное представление решений. К сожалению, сегодня достаточно эффективных подходов для ММО с бинарным представлением не предложено. Существующие решения в основном базируются на общих идеях метода ниш (niching). Более того, возникает проблема выбора подходящего алгоритма и тонкой настройки его параметров под конкретную задачу ММО. Предложен новый подход, основанный на метаэвристике для построения генетического алгоритма, включающего многие стратегии поиска. Предложенный подход позволяет управлять взаимодействием нескольких поисковых алгоритмов (разных генетических алгоритмов для ММО) и обеспечивает самоконфигурируемое решение задачи с априори неизвестной структурой (оптимизация «черного ящика»). Представлены результаты численных экспериментов и сравнение с другими известными подходами на множестве традиционных тестовых задач ММО и задачах, предложенных на конкурсе по ММО в рамках конференции CEC’2013. Предложенный подход демонстрирует эффективность лучшую, чем стандартные подходы, основанные на идее ниш, и сравнимую с современными усовершенствованными алгоритмами. Особенностью и преимуществом предложенного подхода является то, что он не требует привлечения дополнительных экспертных знаний, так как работает в автоматизированном, самоконфигурируемом режиме.
Бесплатно
Самоконфигурируемый генетический алгоритм решения задач поддержки многокритериального выбора
Статья научная
Предложен новый самоконфигурируемый многокритериальный алгоритм оптимизации на базе коэволюционного генетического алгоритма. Представлены результаты исследования эффективности подхода в сравнении с известными алгоритмами.
Бесплатно
Статья научная
Рассматривается модификация самоконфигурируемого гибридного эволюционного алгоритма для решения задач классификации. В алгоритме реализована гибридизация Питсбургского и Мичиганского подходов, где Мичиганская часть используется вместе с оператором мутации. Базы правил используют фиксированные нечеткие термы, а число правил в базе может меняться в ходе работы алгоритма. Также примененный алгоритм использует набор эвристик для определения весов и номеров классов для каждого нечеткого правила с использованием значений достоверности (confidence), которые рассчитываются по обучающей выборке. Особая процедура инициализации позволяет получать более точные нечеткие базы правил на первых поколениях. Модификация изменяет процедуру определения наиболее подходящего номера класса для нечеткого правила. Она использует число объектов различных классов в качестве весовых коэффициентов, чтобы избежать смещения значений достоверности. Модификация в комбинации с другими мерами качества классификации позволяет улучшить результаты классификации. Самоконфигурируемый алгоритм был протестирован на ряде задач классификации с несбалансированными данными и несколькими классами с применением процедуры кросс-валидации и стратифицированным разбиением выборки. Тестовые задачи включали классификацию сегментов изображения, классификацию клиентов банка, распознавание фонем, классификацию содержимого страниц и классификацию снимков со спутника. Для одной из задач были приведены матрицы ошибок, для того чтобы показать увеличение баланса точности по классам. Представленный подход успешно решил задачу классификации снимков со спутника и может быть применен для множества реальных задач, включая задачи из аэрокосмической области.
Бесплатно
Статья научная
Описывается метод активного выбора обучающих примеров для самоконфигурирующегося гибридного эволюционного алгоритма формирования нечетких баз правил для задач классификации. Данный метод относится к методам отбора измерений, позволяющим не только снизить объем требуемых вычислительных ресурсов, но также улучшить качество получаемых классификаторов. Метод меняет вероятности выбора измерений для обучающей подвыборки в зависимости от того, насколько хорошо они классифицируются алгоритмом. Через некоторое число поколений выборка меняется и вероятности пересчитываются. Те измерения, которые не использовались ранее, и те, на которых алгоритм совершал ошибки, имели большую вероятность попасть в обучающую выборку. Вероятности выбора измерений рассчитывались с использованием процедуры, схожей с процедурой пропорциональной селекции в генетическом алгоритме. Описанная идея выбора обучающих примеров реализована для алгоритма построения нечетких классификаторов. Данный алгоритм использует комбинацию питсбургского и мичиганского подходов для построения баз правил с фиксированными термами, причем мичиганский подход используется вместе с оператором мутации. Размер баз правил не фиксирован и может изменяться в ходе работы алгоритма, а соответствующий номер класса и вес для каждого правила рассчитываются эвристически. Помимо этого в алгоритме применяется инициализация с использованием измерений выборки, для генерации более точных правил. В мичиганской части реализованы операторы добавления правил, удаления правил и замещения правил. При этом создание правил могло производиться как генетически, с использованием имеющихся в базе правил, так и эвристически, с использованием некорректно классифицированных объектов. Работоспособность алгоритма показана на ряде сложных задач классификации с множеством классов, в качестве мер качества классификации использовалась общая точность классификации и средняя точность по всем классам.
Бесплатно
Статья научная
Исследуются асимптотические свойства непараметрической оценки уравнения разделяющей поверхности, основанной на рандомизированном методе её оптимизации. Проводится их сравнение со свойствами традиционной непараметрической решающей функции парзеновского типа.
Бесплатно
Свойства фрактального трафика при прохождении системы массового обслуживания с очередью
Статья научная
Изложены результаты исследования свойств потока событий, являющегося моделью сетевого трафика с фрактальными (самоподобными) свойствами, после прохождения обработки в системе массового обслуживания с очередью. В качестве базовой модели такого трафика используется фрактальный дробовой процесс (fsndp), для которого ранее было установлено соответствие важнейших статистических характеристик реальному трафику в распределенных информационных системах. посредством имитационного моделирования установлено, что выходной поток также обладает свойствами самоподобия, при этом степень выраженности самоподобных свойств возрастает с ростом загруженности системы. Также подтверждено, что выявленные зависимости являются общими для входного потока с различной степенью самоподобных свойств, причем при высокой загрузке системы массового обслуживания влияние степени самоподобия входного потока на свойства выходного потока нивелируется. Приведено объяснение явления нарастания фрактальности с ростом загрузки за счет срезания пиков трафика при полной загруженности канала. Полученные результаты предлагается рассматривать как базу для разработки тензорных моделей сетей массового обслуживания (смо) с фрактальными потоками нагрузки.
Бесплатно
Сегментация областей задымления на видеопоследовательности
Статья научная
Детектирование дыма на видеопоследовательности имеет существенное значение для раннего обнаружения пожара на открытых пространствах, так как дым обычно становится видимым раньше пламени. Основными признаками визуального обнаружения дыма являются наличие движения, специфические цвет и форма объектов на видеоизображении. Предложен комбинированный метод детектирования дыма на открытых пространствах по видеопоследовательностям, позволяющий сочетать в себе различные признаки. Выделение фрагментов, похожих на дым, выполняется в два этапа: предварительная сегментация и верификация динамических свойств дыма. Предварительная сегментация осуществляется методом сопоставления блоков. Для верификации динамических свойств использована цветовая модель дыма и безразмерная мера мгновенной оценки завихрений - функция турбулентности. Эксперименты проводились на видеопоследовательностях из базы данных динамических текстур Dyntex и базы данных Билькентского университета. Использовано семь видеопоследовательностей, содержащих дым, и десять видеопоследовательностей без дыма. Произведена оценка качества работы алгоритма при различных его параметрах. Среднее значение точности работы по видеоизображениям на дымных видеопоследовательностях составило 97,8 %. Экспериментальные исследования показали, что предложенный способ эффективен для сегментации дыма по видеоизображениям.
Бесплатно
Сетевой метод автоматизации высоковакуумной установки для получения сверхтонких пленок на базе Linux
Статья научная
Разработан сетевой метод автоматизации технологического оборудования для получения тонких пленок и многослойных структур в сверхвысоком вакууме. Реализована серверная многопоточная программа управления процессом напыления. Описаны преимущества сетевого подхода.
Бесплатно
Симметричная потеря устойчивости композитной трехслойной пластины
Статья научная
Решена задача об определении критических усилий, при которых происходит сморщивание композитных несущих слоев трехслойной пластины с ортотропным заполнителем. Предложена новая модель упругого заполнителя, в которой учитываются его жесткости на сжатие и сдвиг, а также нелинейный характер затухания нормальных перемещений по толщине. С использованием энергетического метода получено дифференциальное уравнение симметричной формы потери устойчивости. Выполнен анализ влияния упругих и геометрических параметров трехслойной полосы на характер волнообразования и критическое усилие несущего слоя.
Бесплатно
Симметричные колебания трехслойной пластины
Статья научная
Решена задача определения частоты симметричных колебаний трехслойной пластины с одинаковыми композитными несущими слоями и ортотропным заполнителем. Основное дифференциальное уравнение четвертого порядка получено с помощью принципа Гамильтона. Приведена формула для частоты симметричных колебаний трехслойной пластины с шарнирно-закрепленными несущими слоями.
Бесплатно
Статья научная
Предложена оптимизационная модель планирования развития кластерной структуры АСУ космической системы. Представлено описание разработанного программного комплекса анализа надежности и управления развитием кластерной структуры АСУ космических систем.
Бесплатно
Система диспетчеризации опытного и мелкосерийного производства радиоэлектронной аппаратуры
Статья научная
Рассмотрено применение исполнительной системы производства на примере реализации системы диспетчеризации производства ОАО «НПП «Радиосвязь». Проанализировано применение существующих систем, решающих задачи управления производством предприятия. Выявлены требования, предъявляемые к системе диспетчеризации опытного и мелкосерийного производства современного предприятия радиоэлектронной аппаратуры. Описан опыт создания системы диспетчеризации опытного и мелкосерийного производства трехуровневой архитектуры на базе веб-технологий. Подведены итоги внедрения системы диспетчеризации в работу ОАО «НПП «Радиосвязь», перечислен ряд преимуществ, которых удалось добиться после внедрения в работу такой системы.
Бесплатно
Система мониторинга узлов локальной вычислительной сети на основе протокола syslog
Статья научная
Рассматривается система мониторинга узлов локальной вычислительной сети (ЛВС), в которой реализована поддержка протокола syslog в режиме реального времени. Система основана на обработке событий, регистрируемых в узлах ЛВС, что позволяет своевременно получать достоверную информацию о состоянии этой сети.
Бесплатно
Статья научная
Рассмотрены результаты натурных экспериментов по исследованию уровней воздействия космической среды на космические аппараты (КА), проводимых с помощью аппаратуры мониторинга, разработанной в кооперации с ведущими в данной области российскими НИИ. Анализ результатов эксплуатации КА отечественного и зарубежного производства показывает наличие значительной степени корреляции случаев аномальной работы КА с вариациями солнечной активности, геомагнитной возмущенностью космической среды, а также техногенными условиями эксплуатации КА. Структура и динамика этой техногенной среды, называемой собственной внешней атмосферой (СВА) космического аппарата, зависит как от особенностей конструкции и работы бортовых систем КА, так и от множества других факторов космического полета. Основным импульсным источником образования СВА является струя стационарных плазменных двигателей системы коррекции КА. Натурная эксплуатация КА происходит в структурных областях магнитосферы, заполненных плазмой, различающейся своими энергетическими характеристиками и концентрацией. КА разработки АО «ИСС» функционируют на нескольких типах орбит, пересекающих практически все области околоземного космического пространства. Кроме того, функционирование КА происходит в газовой среде, формирующейся за счет процессов газовыделения и сублимации конструкционных материалов КА, утечки газов из внутренних отсеков и работы различного оборудования КА. Данные проблемы становятся особо актуальными в связи с увеличением срока активного существования КА, усложнением и миниатюризацией бортовой аппаратуры, использованием в ее составе чувствительных полупроводниковых элементов высокой степени интеграции, увеличением энерговооруженности КА, увеличением числа и мощности приемо-передающих устройств. Следует также отметить, что информация об уровнях воздействия космической среды, получаемая с КА в режиме реального времени, крайне необходима при анализе аномальных ситуаций на борту КА и для принятия оперативных решений по их управлению.
Бесплатно
Система обработки узкоспециализированной информации в корпоративных сетях
Статья научная
Предложена новая структура системы формирования и управления узкоспециализированной информацией в корпоративных системах. Основная отличительная особенность данной структуры состоит том, что она предполагает обработку мультилингвистической информации в рамках одного пользовательского запроса.
Бесплатно
Система поддержки принятия решений на основе многоатрибутивных методов
Краткое сообщение
Представлены многоатрибутивные методы принятия решений, обеспечивающие решение задач выбора оптимального состава бортовой системы космических аппаратов «Гонец-М» и « Глонасс-М» при многих критериях. Приведены алгоритмы, реализующие процедуры многоатрибутивного выбора и концептуальная схема системы поддержки принятия решений на основе данных методов.
Бесплатно
